Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M46, un cúmul obert de 300 milions d’anys d’antiguitat

En arribar a les Plèiades, l’entrada 45 del catàleg de Messier també arribem a la fi de la primera edició del catàleg. Charles Messier, diuen les males llengües, hauria afegit objectes tan coneguts com la Nebulosa d’Orió (M42 i M43), el Rusc o la Menjadora (M44) i les Plèiades (M45) amb l’objectiu de superar en nombre el catàleg d’objectes nebulosos similars compilat per Nicolas Louis de Lacalle, que incloïa 42 entrades. El catàleg de Lacaille es publicà pòstumament en el 1763. Un any després, Charles Messier comença una sèrie d’observacions sistemàtiques on anota qualsevol objecte d’aspecte cometari que resulti no ésser un cometa. Després de deixar el projecte aparcat, el reprèn el 1769 amb l’addició dels nombres ja referits entre el 42 i el 45. En el 1771 el catàleg ja era tancat, i fou sotmès a l’Acadèmia Francesa de Ciències, que l’inclogué en la memòria d’aquella any si bé, pel decalatge habitual, el volum corresponent al 1771 no fou publicat fins el 1774. Així doncs, l’M46, descobert pel propi Charles Messier el 19 de febrer del 1771, no forma part d’aquesta primera edició del catàleg, per bé que seria inclòs en el volum de la “Connoissance des Temps” per a l’any 1783 (publicat, ara en decalatge invers, en el 1780). Així doncs, ara saltem de la primera edició del catàleg al primer suplement. Saltem d’un cúmul obert públic i notori, a un d’observable únicament al telescopi; d’un cúmul obert relativament proper al nostre Sistema Solar a un de força més allunyat. Fem el salt, doncs. Hem de recórrer, entre les Plèiades i l’M46, un espai de gairebé 5.300 anys-llum (1,6 kiloparsecs; 5,0•1019 m). En aquest viatge no deixem el Braç d’Orió, per bé que guanyem en radi galàctic (ens allunyem del centre galàctic en 3.200 anys-llum, per quedar-nos a un radi de 30.600 anys-llum) i ens escorem més cap al nord del pla galàctic. En conseqüència també ens allunyem del Sistema Solar, en prop de 5.000 anys-llum. Els observadors de la Terra veuen com el nostre senyal es desplaça des de la constel•lació del Bou per creuar Orió i l’Unicorn, per tal d’arribar a la Popa de la gran constel•lació de la Nau.

La descoberta de l’M46

La primera referència coneguda a aquest objecte és de Charles Messier i data del 19 de febrer del 1771. Feia pràcticament sis anys que Messier no descrivia ni cap nebulosa ni cap cúmul estel•lar prèviament desconegut. El seu catàleg, ja completat, havia estat presentat a l’Acadèmia Francesa de Ciències tres dies abans, el 16 de febrer. En aquests sis anys, Messier havia descobert tres cometes, en els anys 1766, 1769 i 1770 (aquest darrer, el sisè de la seva carrera, fou descobert també independentment, però, amb prioritat per Anders Johan Lexell). Messier era membre de la Royal Society (des de 1764), de la Reial Acadèmia Sueca de Ciències (des del 1769) i de l’Acadèmia Francesa de Ciències (des del 30 de juny de l’any anterior). Doncs bé, ara a 19 de febrer del 1771 anota el que descriurà després com:

Un cúmul d’estels molt petits, entre el cap del Gos Gros i els dos peus posteriors de l’Unicorn. La seva posició, determinada en relació amb l’estel 2 Navis [2 Puppis], de sisena magnitud, és d’una ascensió recta de 112º47’43’’ i una declinació sud de 14º19’07’’. Hom no pot veure aquests estels si no és amb un bon telescopi refractor. El cúmul conté una mica de nebulositat.

En temps de Charles Messier, els límits de les constel•lacions eren encara indefinits, fora del fet que les lletres de Johan Bayer i els nombres de John Flamsteed assignaven els estels a les constel•lacions. Tècnicament, l’estel més proper a l’M46 era 2 Puppis (o 2 Navis), i per tant calia adscriure’l a la constel•lació de la Popa de la Nau Argos. Però Messier s’estima més fer referència a dues constel•lacions, el Gos Gros i l’Unicorn, els estels principals dels quals són més a prop de l’M46 que no pas els estels principals de la Nau.

Fos com fos, l’M46 apareix ja en l’anuari “Coneixença de la Natura”, que conté efemèrides per a l’any 1783, i que fou imprès en el 1780. És precisament en l’any 1783 que Caroline Herschel s’introdueix, de la mà del seu germà, William, en l’observació d’objectes nebulosos. De moment, anota aquells objectes que no apareixen en el catàleg de Messier, i elabora un catàleg propi. Com que Caroline no consulta la primera edició del catàleg de Messier, descobreix de manera independent les “nebuloses” corresponents a l’M46 i a l’M47, que en el catàleg de Caroline ocupen, respectivament, la tercera i la segona entrades. Així, pel 4 de març del 1783, Caroline Herschel fa la tercera entrada del seu catàleg:

Situat a un 1º al SE de la nebulosa de la Nau, hi ha una altra nebulosa, que dibuixo de memòria. El meu germà l’observà amb un augment de x227, i hi trobà un nombre astorador d’estels. No es troba en el catàleg de Messier

Més tard, quan Caroline Herschel ja consulta l’addició del catàleg de Messier present a la “Coneixença de la Natura del 1783”, troba les correspondències i, el 19 de novembre, consigna que “la meva tercera nebulosa és la 46 de Messier”.

William Herschel, per la seva part, també catalogà l’objecte (IV.39), concreció nebulosa associada a aquest cúmul estel•lar. En una observació del 19 de març del 1786, el descriu com “un cúmul estel•lar bell, molt ric i comprimit d’estels de diverses magnituds”. Quant a la relació de la nebulosa planetària amb el cúmul, William afirma que “no hi deu haver cap connexió amb el cúmul, ja que aquest és lliure de nebulositat.

John Herschel registra, en el seu catàleg del 1833, en dues entrades diferents (la 463 i la 464) el cúmul estel•lar M46 i la nebulosa planetària havia catalogat com a IV.39. De l’M46, d’acord amb una observació del 16 de desembre del 1827, diu:

És la part més brillant d’un cúmul ric i molt bell, amb estels de magnitud +10, que omple tot el camp del telescopi. Dins del cúmul, en límit nord, hi ha una bella nebulosa planetària.

I d’aquesta nebulosa planetària, Herschel diu:

Una nebulosa planetària de 3,75 segons d’arc de diàmetre. És d’una forma exactament rodona, amb una llum uniformement feble. Té un estel molt diminut cap al nord. No és més brillant cap al centre ni més apagada cap a la perifèrica, sinó una mica envellutada en les vores. Es troba a la vora nord del bell cúmul M46.

El cúmul estel•lar M46 mostra una concreció nebulosa (en el centre de la imatge, una mica desplaçada avall i cap a la dreta), corresponent a una nebulosa planetària (o per dir millor, a una nebulosa uniestel•lar). La qüestió és saber quina relació hi ha entre aquesta nebulosa planetària i el cúmul. Tenen un origen comú? Són situats de fet en la mateixa regió de l’espai, o bé un dels dos objectes és superposat damunt l’altre.

El catàleg de Bedford, de William Henry Smyth, dóna entrades a estels dobles. L’entrada 302 es correspon a un estel doble de l’M46, i diu això:

Un estel doble ben delicat en un bell cúmul, en la vora de la Via Làctia, per damunt de la popa de l’Argos. L’estel A és d’una magnitud de +8,5 i l’estel B de magnitud +11. Tots dos estels dón d’un blanc pàlid. El cúmul és un ensamblatge noble, però força deslligat, d’estels de magnitud +8 a +13, que omplen amb escreix el camp del telescopi, especialment en longitud, quan se l’observa a un augment de x93. La part més comprimida va de SE a NW. Entre els estels més grans del límit nord hi ha una nebulosa planetària extremadament feble. El cúmul fou descobert per Messier, que el considerà “envoltat de matèria nebulosa”. Aquesta opinió, però, pot haver sorgit de la lluïsor esplèndida de la massa d’estels, i no és probable que percebés la nebulosa planetària esmentada. Opino, com William Herschel, que no hi ha cap connexió entre la nebulosa planetària i el cúmul estel•lar. La impressió que resta en els sentits, és la de l’enorme vastedat i colpidora distància, fins i tot comptant amb la idea que aquests cossos [els cúmuls estel•lars] difosos per l’espai, puguin diferir en magnitud i en d’altres atributs.

Al capdavall, comparant les Plèiades amb l’M46, és fàcil veure que la distància de l’M46 ha d’ésser, aproximadament, d’un ordre de magnitud superior, en el benentès, que tots els cúmuls estel•lars siguin de dimensions semblants, cosa que tampoc no és certa.

Smyth continua amb unes indicacions per localitzar l’M46:

Per caçar aquest objecte, cal traçar una línia imaginària des d’Alpha Leporis a través de Sírius, i estendre-la des d’allà en 13,5º, cap a l’est, on creua amb la línia que uneix Càstor i Proció. A l’est del cúmul, hi ha un parell d’estels de magnitud +7, en direcció SE-NW l’un respecte de l’alre.

El Catàleg General de John Herschel registra l’M46 en l’entrada 1564, i la nebulosa planetària apareix en l’entrada 1565. La definició de l’M46 és “cúmul remarcable, molt brillant, molt ric, molt estès, que inclou una nebulosa planetària”, i de la nebulosa planetària es diu que és “molt brillant, força petit, molt poc elongada, rodona, i d’un diàmetre de 3,75 segons d’arc”.

En el Nou Catàleg General, de John Dreyer, es mantenen aquestes descripcions, si bé moguent-les, respectivament, a les entrades 2437 i 2438.

Heber Curtis, astrofotogràficament, determinà el diàmetre de l’M46 en 25 minuts d’arc.

La relació entre l’M46 i l’NGC 2438 ha estat explorada per diversos autors. En primer lloc, s’ha remarcat que les nebuloses planetàries són el resultat d’un moment concret de l’evolució d’estels relativament poc massius (inferiors a 3 masses solars). Com que l’M46 té tan sols 300 milions d’anys, no és possible que estels tan poc massius hagin esgotat el seu combustible (per això requereixen diversos milers de milions d’anys). De totes formes, això no descarta la presència de nebuloses planetàries en cúmuls estel•lars oberts, ja que alguns estels molt més massius, d’evolució ràpida, poden haver passat per un estadi de nebulosa planetària obviant la fase de supernova. L’argument més potent de la manca de relació entre els dos objectes el trobem en les velocitats radials (respecte de la Terra). En el cas de l’NGC 2438, tenim una velocitat de recessió de 77 km•s-1, ben diferent a la de l’M46 (de recessió igualment, però de 41,4 km•s-1). Fins i tot en el cas que l’NGC 2438 fos embeguda en l’M46, caldria pensar que es tracta d’una assimilació posterior (i reversible) a la formació del propi cúmul. Recordem que aquestes assimilacions de materials són les que expliquen la nebulositat telescòpica de les Plèiades.

L’M46 en xifres

Arribats a l’M46, ja podem dir que la nebulosa planetària NGC 2438 no té res a veure físicament amb el cúmul estel•lar. De fet, ens queda a una distància d’uns 2.000 anys-llum, just en la mateixa direcció, lògicament, des de la qual ens arriben els senyals de la Terra.

La població estel•lar de l’M46 compta amb mig miler d’estels. Uns 150 estels tenen magnituds absolutes de -1 a +2. El més lluminós és un estel de magnitud absoluta de -2,4, i de tipus espectral A0. En base a aquest estel i a d’altres de principals, sembla que l’edat del cúmul és d’uns 300 milions d’anys.

El radi mitjà de l’M46 és de 15 anys-llum, en el qual es concentren la pràctica totalitat dels membres del cúmul.

L’M46 és un cúmul relativament concentrat respecte l’entorn, amb un rang d’estels de diverses magnituds i ric en estels.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: