Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M37, un cúmul obert ric i relativament antic

Continuem el nostre viatge sense moure’ns del sector del Braç de Perseu (vg. mapa) on vam arribar la setmana passada. Saltem d’un cúmul obert, l’M36 a un altre, l’M37. Tots els cúmuls oberts s’assemblen, però en quantificar-ne les característiques veiem les diferències. L’M37 va nàixer com un cúmul obert relativament ric. Per això mateix, encara que sigui antic, de més de 500 milions d’anys, encara és força espectacular. Per anar de l’M36 a l’M37 haurem de solcar únicament una distància de 488 anys-llum (150 parsecs; 4,6•1018 m), ben poca cosa amb els salts que habitualment fem. Des de l’M37, l’M36 té una magnitud aparent global de +1,4 i ocupa 5º del cel, presentant l’aspecte d’un eixam d’estels. Recordem que les Plèiades tenen un diàmetre aparent, vistes des de la Terra, que no arriba a 2º, i una magnitud aparent de +1,6. Així doncs, no ens costarà gaire de fixar el rumb des de l’M37. Si prenem com a referència les coordenades galàctiques, ens allunyem 400 anys-llum addicionals del Centre Galàctic, fins a assolir una distància al centre de 31.500 anys-llum. Si prenem com a referència el nostre Sistema Solar, també ens allunyem uns 400 anys-llum (per quedar a una distància de 4500 anys-llum). De fet, des de l’M37, el Sistema Solar ens queda en la direcció aproximada del centre galàctic (a una setena part de la distància total al centre). Arribats a l’M37, fem l’exercici d’observar l’M36: magnitud aparent de +1,7 i un diàmetre de 3º. Aquest diàmetre pot semblar poca cosa, però hem de recordar que el nostre senyal, vist des de la Terra, amb prou feines s’haurà mogut 2º en aquest viatge de l’M36 a l’M37, instal•lat en la mateixa regió de la constel•lació del Cotxer.

La descoberta de l’M37

Físicament, l’M36, l’M37 i l’M38 ocupen una regió propera de la cara interior del Braç de Perseu. Això correspon, vist des de la Terra, a la constel•lació del Cotxer. Cap dels tres objectes no és visible a ull nu, però si amb els telescopis del segle XVII. Per això, Giovan Battista Hodierna els va observar tots tres, reportant-los en una obra del 1654. Guillaume Le Gentil, en canvi, dels tres objectes no reporta més que dos, deixant-se fora, precisament, el cúmul obert que Charles Messier catalogaria com a M37.

Però ni Le Gentil era conscient de l’obra d’Hodierna, ni Messier tampoc no ho era de la descoberta de Le Gentil. Així que Charles Messier va descobrir de forma independent tots tres objectes. Els dos primers, l’M36 i l’M37 els va observar per primera vegada la nit del 2 al 3 de setembre del 1764. En el catàleg del 1771 recordava la descoberta de l’M37:

La mateixa nit, vaig observar un segon cúmul d’estels petits que no eren gaire distants de l’anterior [l’M36], prop de la cama dreta del Cotxer, i en el paral•lel de l’estel Xi Aurigae. Els estels són més petits que el del cúmul anterior: també són més propers els uns als altres, i presenten una nebulositat.

Amb el telescopi ordinari de 3,5 peus, amb prou feines es poden resoldre els estels de l’objecte, però amb un instrument més potent, ja li és possible resoldre-les. Messier va determinar la posició de l’M37 (ascensió recta de 84º15’12’’ i declinació boreal de 32º11’51’’) i el diàmetre aparent (entre 8 i 9 minuts d’arc).

L’M37 apareix en la Carta del “segon cometa del 1771”, que Messier va publicar per a les Memòries de l’Acadèmia de Ciències. Al capdavall, l’M37, com la majoria de cúmuls estel•lars oberts, es poden confondre amb un cometa quan se’ls observa amb un telescopi de poca potència (que són els més utilitzats pels “caçadors” de cometes).

Messier va tornar a fer una observació de l’M37 el 6 de març del 1781.

Dibuix de Jeremy Perez de l’M37. L’M37 és una mica més llunyà que l’M36, per això Messier ja indica que és un objecte d’estels més petits i amuntegats. En conseqüència, algunes zones del cúmul tenen un aspecte nebulós que, vist a major augment, es poden resoldre en estels individuals.

Johann Elert Bode, però, no sembla haver estat conscient de les aportacions esmentades de Charles Messier. Sí que ho era, en canvi, de les de Le Gentil. Per això, Bode, que inclou l’M37 en l’entrada 13 del seu propi catàleg, en diu el següent:

El 2 de novembre del 1774, vaig descobrir al Cotxer, a l’oest i per sota de l’estel Theta Aurigar, un estel nebulós desconegut que, observat amb el telescopi de 7 peus, apareixia com una taca nebulosa vívida, en la qual no s’hi reconeixien estels, i amb una forma irregular i lleugerament elongada en la direcció nord-sud. La distància respecte de l’estel Theta Aurigae és de 4º58’ i respecte de Nu Aurigae és de 4º53’. Messier Le Gentil va descobrir dos estels nebulosos desconeguts al Cotxer [l’M36 i l’M38], que apareixen a l’est, i que a través del telescopi es revelen com a petits cúmuls. Al voltant de la nova nebulosa apareixen diversos estels petits en el telescopi de 7 peus.

Bode també adjunta una figura de la nebulosa i dels diferents estels. Així doncs, allò que per a Messier era un cúmul estel•lar amb nebulositat associada, per a Bode era una nebulosa amb alguns petits estels possiblement associats. Els Herschel demostrarien que l’objecte era un cúmul d’estels sense nebulositat, i que la nebulositat era deguda a estels massa petits com per resoldre’s.

Posició de l’M37 en la constel•lació del Cotxer

El 13 d’octubre del 1782, Caroline Herschel observa una “nebulosa per sota de Phi Aurigae”. Amb el catàleg de Messier a la mà, no sap si es tracta de l’M37, de l’M36 o de l’M38. El 29 d’octubre, Caroline sí fa una observació deliberada de l’M37 i alhora de l’M13, tot comparant els dos cúmuls estel•lars.

El 4 de novembre del 1782, William Herschel observa l’M37 amb uns augments de x227. Li sobta l’elevat nombre de petits estels, petits (“gairebé tots de les classes segona o tercera”). També constata que no hi veu cap nebulositat a aquest augment. A x460, ja tot es pot resoldre en estels sense cap indici de nebulositat.

El 24 d’agost del 1783, William Herschel va observar l’M37. La va considerar un objecte interessant en l’aprenentatge de l’observació de nebuloses, ja que “conté molts estels petits barrejats amb d’altres de diverses magnituds, molts dels quals no es veuen sense una atenció gran i perllongada”.

Jaakko Saloranta reflecteix ací l’M37, assenyalant-ne els estels principals de manera individualitzada.

El 22 de gener del 1827, John Herschel observava l’M37 i el definia com un “cúmul esplèndid d’estels de magnituds +11 a +15”. També deia que no hi trobava cap nebulositat irresoluble, i que el cúmul era força comprimit, sense que fos gaire més brillant cap al centre. L’endemà, reavalua les magnituds dels estels en +10 i +13, i en fa un comptatge total que puja a 500. En l’observació del dia 27, assenyala la forma irregular de l’objecte, i no el considera gaire ric atenent al diàmetre aparent total. Aquestes observacions servirien per al catàleg del 1833, en el qual l’M37 apareix en l’entrada 369.

William Henry Smyth inclou l’M37 en l’entrada 230 del seu catàleg, a partir d’observacions fetes l’octubre del 1836. Vet ací que en diu:

Un estel doble en un cúmul davant de la tíbia esquerra del Cotxer. Els dos membres de l’estel doble són de magnitud +10 i d’un color groc pàlid. El cúmul és un objecte magnífica, que ocupa tot el camp del telescopi esquitxant-lo com si fos una pols brillant d’or; i el grup es pot resoldre en uns 500 estels, de magnituds +10 a +14, a banda dels estels perifèrics.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M37 apareix en l’entrada 1295, i en el Nou Catàleg General de John Dreyer ho fa en l’entrada 2099. Dreyer, en la seva descripció, es fonamenta en la fotografia feta per Oswald Lohse.

En el 2009, J. D. Hartman et al. feren un estudi de l’M37, en principi adreçat a la descoberta de planetes mitjançant l’observació de trànsits. Com que aquesta tècnica es basa en l’estudi de la rotació, els autors havien obtingut dades de 575 estels del cúmul, i van poder relacionar aquestes dades amb les característiques fotomètriques dels estels. La rotació d’un estel no tan sols depèn de la massa i de l’edat, i de les condicions inicials del núvol astrogènic, sinó també de les particularitats històriques de l’activitat interna de l’estel.

Fotografia d’Ole Nielsen de l’M37

L’M37 en xifres

D’acord amb la classificació de Robert Trumpler, l’M37 és un cúmul obert I,1,r, és a dir un cúmul obert fortament concentrat (I), amb un rang estret de lluminositats dels estels que hi formen part (1) i relativament ric (r).

La massa global de l’M37 és de 3,0•1033 kg, 1.500 vegades més que la massa solar. John Herschel ja havia comptat uns 500 estels, i en estudis com el de Hartman et al. s’hi han identificat 575 estels. El nombre d’estels, però, és molt superior.

Tots els estels tenen una antiguitat similar, d’uns 550 milions d’anys. L’astrogènesis és un procés breu en el temps, que s’estén uns pocs milions d’anys. Així, tots els estels d’un cúmul obert són gairebé coetanis. Cada estel s’ha format arran del col•lapse local de la nebulosa originària, la qual cosa dóna lloc a un rang més o menys ample de masses i de lluminositats. Dels estels de l’M37, n’hi ha 150 que tenen magnituds aparents superiors a +12,5 (és a dir, una magnitud absoluta de +1,8). D’aquests estels n’hi ha de seqüència principal (el de temperatura superficial més elevada són de la classe espectral B9V), però si més no hi ha una dotzena de gegants vermells.

Els estels de l’M37, en comparació amb el Sol, només tenen un 10% de la seva edat. No obstant, en termes de metal•licitat, pertanyen clarament a la població I. Els més de 4.000 milions d’anys que separen la formació del nostre Sol a la formació dels estels de l’M37 són un període massa breu com per veure grans diferències en composició química, bo i que hi ha una tendència secular a la major presència d’elements pesants en els estels de formació més recent.

Tota aquesta massa d’estels es concentra en un espai que fa uns 40-50 anys-llum de diàmetre. Si comptem l’àrea d’influència gravitacional del cúmul estel•lar, el diàmetre puja a uns 100 anys-llum.

Com ja hem diverses vegades, el nostre és un viatge instantani o hipertaquiònic. Explorem una Via Làctia (i unes galàxies veïnes) tal com són ara o, si es vol, tal com eren en un passat on els anys equivalen a anys-llum. Quatre mil•lennis i mig no són res en l’evolució del cúmul com l’M37 és 100.000 vegades més antic que aquest període. Però és cert que les posicions relatives entre els cúmuls oberts varien. Cada cúmul obert té un moviment propi, bé cap al nord o cap al sud del disc galàctic, o bé cap a una posició més proximal o més distal respecte del centre galàctic, o igualment variada respecte d’altres objectes. En relació al Centre Galàctic, l’M37 completa una òrbita en un període de 219,3 milions d’anys (és a dir, que al llarg de la seva història ha fet dues revolucions). Aquesta òrbita té una excentricitat de 0,22, de forma que en el seu pericentre se situa a una distància de 19.600 anys-llum. En l’actualitat, l’M37 es troba en l’apocentre de la seva òrbita. La inclinació de l’òrbita respecte del pla galàctic el situa al nord (290 anys-llum del pla definit en relació a la posició del Sol, pla que l’M37 creuarà d’ací a 31,7 milions d’anys).

L’M37, per les seves dimensions, encara farà un bon parell d’òrbites al voltant del centre galàctic, retenint la seva integritat. El pas, però, per les zones més denses de la galàxia (el pla galàctics i els eixos centrals dels braços galàctics), farà que més i més estels s’hi disgreguin. També el nostre Sol formà part d’un cúmul obert els membres del qual deuen avui ser repartits per un bon sector de la galàxia.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M37, un cúmul obert ric i relativament antic

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: