Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M38, un cúmul obert de 220 milions d’anys

Els cúmuls oberts M36, M37 i M38 reben aquestes denominacions d’acord amb l’ordre d’observació que va fer-ne Charles Messier el setembre del 1764. Tots tres ocupen una mateixa regió de la cara interna del Braç Galàctic de Perseu o, en termes catasterístics, una mateixa regió del cinyell del Cotxer. En termes de constel•lació, s’ordenen formant una línia M37-M36-M38, i en termes galàctiques, aquesta mateixa ordenació indica un ordenament de major a menor distància del centre galàctic. Així doncs, ara que ens hem d’encaminar des del cúmul obert M37 a l’M38, hem de fer marxa enrera al camí fet la semana passada (de l’M36 a l’M37). A mig camí quedarà a la nostra esquerra el cúmul M36. Per això, potser aquest és el millor moment per observar tots tres cúmuls oberts. L’M36 i l’M37 són els que tenen la forma més esferoïdal, mentre que en l’M38 trobem la disposició més iirregular. De vegades, se’ns apareix l’M38 com una lletra Π o com una creu oblícua. Mentre ens aproximem a l’M38 veiem aquest cúmul en la mateixa direcció com el veiem a la Terra, però en un sentit invertit. M38 és de poca lluminositat agregada, i fins que no hi som relativament a prop, és d’una magnitud aparent inferior a les de l’M36 i l’M37. En total, per anar de l’M37 a l’M38 hem creuat una distància de més de 600 anys-llum (uns 200 parsecs, 6•1018 m). Aquest trànsit, suposa apropar-nos un poc al centre galàctic (uns 500 anys-llum, fins a quedar-hi a uns 31.000 anys-llum) i al nostre Sistema Solar (també uns 500 anys-llum, per a quedar-hi a uns 4.000 anys-llum). Des de la Terra, però, sembla que no hàgim fet que una passa minúscula dins de la constel•lació del Cotxer.

La descoberta de l’M38

En rastrejar la presència de referències a aquest objecte abans de Charles Messier, hom s’enfronta a un problema. Únicament dos autors, Giovan Batista Hodierna, devers el 1654, i Guillaume Le Gentil, en el 1749, parlen de cúmuls oberts en el cinyell del Cotxer. Hodierna n’esmenta tres de forma que, amb seguretat, li podem atribuir la descoberta de l’M38. Le Gentil, però, només esmenta dos. Per les coordenades que ofereix Le Gentil, cal pensar que l’M38 (juntament amb l’M36) forma part de la descoberta independent de Le Gentil.

En el cas de Charles Messier, el 2 de setembre del 1764, descobreix de forma independents els cúmuls oberts que catalogarà com a M36 i M37. L’M38 no el va observar fins el 25 del mateix mes. Això és relativament lògic, si atenem al fet que l’M38 és d’una lluminositat agregada inferior als altres dos, i també s’estén per una superfície superior, a banda de tindre una forma més irregular.

En el seu dietari, Charles Messier anota el 25 de setembre la posició de l’objecte (ascensió recta de 78º10’12’’ i declinació nord de 36º11’51’’) i el defineix com:

Cúmul de petits estels en el Cotxer, prop de l’estel Sigma Aurigae, a poca distància dels dos cúmuls anteriors [l’M36 i l’M37]. Aquest cúmul és de forma quadrada i no conté cap nebulositat quan hom l’examina amb un bon telescopi. L’extensió és d’uns 15 minuts d’arc.

En el catàleg del 1771, els tres cúmuls oberts del Cotxer apareixen en les entrades corresponents: 36, 37 i 38.

Dibuix de Jaakko Saloranta del cúmul obert M38. Una anàlisi estatística assenyalaria la distribució irregular (força aleatòria) dels estels del cúmul. No obstant, la ment humana tendeix a trobar-hi patrons en les distribucions aleatòries. Per això, Charles Messier deia, en base als estels principals, que l’M38 tenia una forma quadrangular. D’altres autors han parlat d’una forma de creu oblíqua, i d’altres d’una forma de lletra Π.

Johann Elert Bode registra l’objecte en l’entrada 9 del seu catàleg, tot dient que és un “cúmul estel•lar”.

Johann Gottfried Koehler el registra en l’entrada 38 del seu catàleg, assenyalant que es troba “per damunt d’Omega Aurigae”.

Dins de la constel•lació del Cotxer, l’M38 es troba en el centre del Pentàgon format per Alpha Aurigae (Capella), Beta Aurigae (Menkalina), Theta Aurigae, Beta Tauri (Alnath) i Iota Aurigae. Messier definí la seva posició en relació a Sigma Aurigae, mentre que Caroline Herschel ho feia en relació a Phi Aurigae. Koehler basa la posició en Omega Aurigae, potser per error, car aquest estel es troba just en la línia entre Iota Aurigae i Capella.

Ja hem dit les dues setmanes anteriors que Caroline Herschel, el 13 d’octubre del 1782, va observar una única nebulosa per sota de Phi Aurigae, i que ella mateixa no sabia quina era de les tres catalogades per Messier.

En els papers de William Herschel, trobem una observació, feta el 23 de novembre del 1805, amb el telescopi reflector de 10 peus. Això diu de l’M38:

Un cúmul d’estels escampats, força grans, de diverses magnituds, amb una forma irregular. Es troba en la Via Làctia.

Efectivament, l’M38, com els altres dos cúmuls del Cotxer, es troben dins del Camí de Sant Jaume o Via Làctia. Posteriorment s’ha sabut que el centre galàctic es troba en la constel•lació del Sagitari, de manera que la constel•lació del Cotxer podem considerar-la com “l’anticentre galàctic” (vist des de la Terra). El sector de Via Làctia que passa per la constel•lació del Cotxer es correspon, en bona mesura, al Braç galàctic justament situat a l’exterior del nostre braç, l’anomenat Braç de Perseu.

Pels volts de l’octubre del 1835, William Henry Smyth va fer les observacions de l’M38 que li servirien per al seu catàleg. L’M38 apareix en l’entrada 204:

Un cúmul ric d’estels diminuts, en el meluc esquerra del Cotxer, del qual destaca un estel doble. D’aquest estel doble, l’estel A és groc i d’una magnitud aparent de 7, mentre que l’estel B és d’un groc pàlid i una magnitud +9; hi ha, a més, un company més petit a uns 25 segons d’arc cap al SE. Messier el va descriure com una “massa d’estels de forma quadrangular sense cap nebulositat i amb una extensió de 15 minuts d’arc”; però és remarcable que la clara forma de creu de la part més acumulada li passés per alt. És una creu obliqua, amb un parell d’estels en cada braç, i un de conspícuament sol en el centre; tot plegat seguit per un estel brillant individual de magnitud +7.

Smyth especula sobre aquesta morfologia:

La forma tan inusual d’aquest cúmul recorda la sagacitat de les especulacions de Sir William Herschel sobre la matèria, i afavoreix molt la idea d’un poder atractiu allotjat en la part més brillant. Encara que la forma no siga globular, és clar que hi ha una tendència a l’esfericitat, per la inflor de les dimensions a mesura que hom s’acosta al lloc més lluminós, manifestant una mena de corrent o de marea d’estels que s’adrecen cap al centre.

Smyth també reprèn algunes de les idees de Herschel sobre l’antiguitat dels cúmuls oberts:

Com que els estels d’una mateixa nebulosa s’han de trobar gairebé tots a la mateixa distància relativa de nosaltres, i com que semblen d’una mida similar, Sir William Herschel infereix que les llurs magnituds reals han d’ésser gairebé iguals. Assumint, doncs, que aquestes nebuloses i cúmuls estel•lars es formen per una atracció mútua, conclou que podem jutjar-ne l’edat relativa per la disposició de les parts integrals, de forma que les més antigues seran les més comprimides.

El mateix Herschel, però, ja havia dit, sobre l’M38, que les magnituds aparents dels estels components eren diverses. Això dificultava les estimacions de distància (profunditat) de Herschel. Pel que fa a l’origen dels cúmuls oberts, Herschel i Smyth semblen afavorir la idea d’una agregació secundària. És a dir, que els estels, originàriament distribuïts de forma aleatòria, tendirien a formar agregats per raó de la força gravitatòria. Avui sabem, però, que els cúmuls oberts són el resultat de la formació en un interval breu de temps d’estels en una mateixa regió galàctica (rica en H II) i que, la interacció gravitatòria entre els estels no és prou potent com per impedir la desagregació eventual dels cúmuls.

Smyth, per acabar, ofereix unes línies d’orientació per trobar l’M38 en el cel. Diu:

Per tal de pescar aquest objecte, caldria fer una línia des de Rigel cap al nord a través de Beta Tauri, en la punta de la banya esquerra del Bou, fins a un 7º més enllà, on es creuaria amb la línia que va de Capel•la a Betelgeuse.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M38 apareix en l’entrada 1119, i s’hi diu que és “un cúmul brillant, molt gran, molt ric, de figura irregular, i d’estels grans i petits”. John Dreyer, en el Nou Catàleg General, en fa la mateixa descripció, però anotant-lo en l’entrada 1912.

Herschel i Dreyer parlen de forma irregular, i prou. Thomas William Webb (1807-1885) i molts d’altres parlen d’una creu oblíqua. Walter Scott Johnson, en el llibre “Deep-Sky Wonders”, publicat en el 2005, es refereix a la morfologia de l’M38:

Les fotografies mostren habitualment una desviació de la circularitat, un tret força evident als observadors visuals. Els reports més antics gairebé sempre esmenten una forma de creu, que sembla més pronunciada amb instruments petits. Una vista amb un reflector de 24 polsades en una nit clara d’Arizona mostrà el cúmul com a irregular, i l’host d’estels feia infructífer qualsevol esforç de trobar una figura geomètrica

Una imatge com l’anterior posa els problemes en identificar els components reals de l’M38 dels components òptics. L’única manera de discriminar-los és amb una bona estimació de la distància de cada component. Les estimacions de distància es basen en tipificar cada estel, i avaluar-ne la magnitud absoluta que hauria de tenir: això, a través de la magnitud aparent, donaria la distància. El problema és que els components segurs de l’M38 assenyalen discrepàncies, de manera que les estimacions de distància de l’M38 són poc precises. De fet, nosaltres mateixos, en aquest viatge (inter)galàctic hem fet una mica de trampa, i hem assumit que l’M38 es troba a una distància exacta de 4.000 anys-llum.

Majaess et al. (2007), entre d’altres qüestions, van voler resoldre la qüestió de la si la nebulosa planetària A9 forma part de l’M38 o no. Òpticament, la nebulosa A9 entraria dins del camp de l’M38. No obstant, els autors estimaven que l’A9 es troba a una distància molt superior a la de la mitjana de components de l’M38, amb la qual cosa consideraven que tots dos objectes no eren vinculats.

Una altra manera de determinar la identitat dels components òptics de l’M38 és l’estimació de la velocitat radial, a través del desplaçament per efecte Doppler de les línies espectrals. Això només s’ha pogut fer per a un estel gegant vermell, que tindria una velocitat radial de -1,0 km•s-1 (amb un marge de confiança de 0,6 km•s-1!).

Existeixen estels, com HD 35519, que semblen vinculats a l’M38, però que també podrien ésser al cúmul obert NGC 1907. L’NGC 1907 és un cúmul més antic (d’uns 500 milions d’anys), però podria haver-hi una connexió física (una intersecció) amb l’M38.

L’M38 en xifres

Ara que ja som a prop de l’M38, és bufar i fer ampolles determinar quins estels formen part i quins no. De fet, ja fa dues setmanes que podem dir que l’NGC 1907 no té a veure amb l’M38, sinó que se situa a uns 500 anys-llum de distància. Algú podria pensar que aquesta regió del Braç de Perseu és especialment curulla de cúmuls estel•lars oberts. S’enganyaria. Òbviament, tots els estels de la galàxia, en el moment inicial de la seva formació, formaren part d’un cúmul obert. Però, ara com ara, la majoria d’estels dels braços galàctics s’hi troben desconnectats. Un cúmul estel•lar és un objecte considerable. En el cas de l’M38, en un radi de 25 anys-llum trobem una bona munió d’estels. Comptant-hi únicament els estels gegants més destacats, n’hi ha una vintena. Sí, efectivament, l’estel HD 35519 també fa part de l’M38, però no és el més brillant del cúmul. La palma la guanya un estel gegant groc que arriba a una magnitud absoluta de -1,5, i de tipus espectral G0.

L’M38 es va formar fa uns 220 milions d’anys. El núvol originari devia d’ésser considerable, la qual cosa explica la irregularitat de la distribució actual d’estels. És clar que els cúmuls oberts, gairebé per definició, són irregulars. En els límits del cúmul, es fa difícil, fins i tot de prop, dir quin estel és un membre originari, i quin és un estel “capturat”. Per això, a banda de viatjar en l’espai, hauríem de viatjar en el temps. Però això ens està vedat. O potser no. De fet, contemplem l’M38 tal com el veuran (si el poden veure) els telescopis de la Terra de començaments del VII mil•lenni d.C.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M38, un cúmul obert de 220 milions d’anys

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: