Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M56, un cúmul globular, no gaire agregat i d’òrbita retrògrada, de 13.700 milions d’anys d’antiguitat

En la següent etapa del nostre viatge hem de canviar d’hemisferi galàctic. Saltem de l’hemisferi sud de l’halo galàctic a l’hemisferi nord. El nostre destí és, ara, un altre cúmul globular, tan sols una miqueta més agregat que l’M55, i sensiblement més antic. Alhora, també saltem ara, en la vida de Charles Messier, a l’any 1779. En tot cas, entre l’M55 i l’M56 hem de creuar una distància de 28.900 anys-llum (8,9 kiloparsecs; 2,74•1020 m). En el decurs de l’etapa, hem de creuar el disc galàctic: iniciàvem l’etapa a uns 6.900 anys-llum de distància al pla galàctic en sentit sud i la concloem a uns 4.800 anys-llum en sentit nord. De fet, creuem el pla galàctic de gairell, de manera que la distància al centre galàctic l’augmentem en més de 18.000 anys-llum (fins a 31.700 anys-llum). Ens allunyem també, alhora, del nostre Sistema Solar, en més de 15.000 anys-llum per quedar-nos-hi a 32.900 anys-llum. Per als observadors de la Terra, hem fet un trajecte pràcticament en línia d’ascensió recta, creuant uns 60º de latitud celeste gairebé simètric respecte l’equador, i que ens ha portat a través de les constel•lacions del Sagitari, de l’Àliga, de la Sageta i de la Llira.

L’M56. Per un efecte de perspectiva, el veiem en la branca precedent (occidental; austral) de la Via Làctia, la qual cosa perjudica una mica la visibilitat d’aquest objecte. De totes formes, cal dir que es troba en un camp telescòpic de la Via Làctia no gaire poblat.

La descoberta de l’M56

La primera referència d’aquest objecte data de la matinada del dissabte 23 de gener del 1779 i és obra de Charles Messier. El dijous anterior, dia 19, Charles Messier havia vist dos objectes d’aspecte cometari. En les nits següents, comprovà el desplaçament d’un dels objectes respecte del fons estel•lar, mentre que l’altra continuava fixa. La primera era, efectivament, el Cometa del 1779, del qual Messier no va poder reclamar la prioritat, ja que Johann Elert Bode s’hi havia avançat. En canvi, de la segona sí que ho va fer, i la va incloure en l’entrada 56 del seu catàleg.

Ja el dissabte 23, com hem dit, Charles Messier procedeix a la determinació de la posició d’aquest objecte. Empra com a estel de referència 2 Cygni (de magnitud +5). Aquesta és la descripció que fa:

Ascensió recta de 287º00’01’’ i declinació nord de 29º48’14’’. Nebulosa sense estels, amb poca llum. És propera a la Via Làctia; i prop d’ella hi ha un estel de magnitud +10.

Messier inclogué l’M56 en la carta del cometa del 1779, inclosa en la memòria que Messier en va fer per al volum corresponent de les “Memòries de l’Acadèmia de Ciències”. Encara que aquest cometa rep actualment la denominació de C/1779 A1 Bode, val a dir que també és el 17è cometa descobert per Messier (amb prioritat o sense). A partir de les observacions de Bode, de Messier i d’altres, Erik Prosperin, poc després, va poder computar l’òrbita d’aquest cometa, avui conegut, més senzillament, com el “cometa Bode”.

Encara que l’M56 queda dins de les fronteres de la constel•lació de la Llira, d’acord amb els límits aprovats per la Unió Astronòmica Internacional, l’estel més brillant que té a prop és Beta Cygni (Albireu, el Cap del Cigne). És per això, que en la Carta del Cometa del 1779, la nebulosa M56 és designada per Messier com “la nebulosa propera al cap del Cigne”. La localització de l’M56 per part dels astrònoms aficionats fa servir la línia entre Beta Cygni i Gamma Lyrae (Sulafat), en el centre aproximat del qual es trobaria aquest cúmul estel•lar.

L’M56 apareix, doncs, en l’ampliació del catàleg de Charles Messier, publicada en el volum corresponent de la “Connoisance des Temps”. Els germans William i Caroline Herschel estudien els objectes d’aquest catàleg, i Caroline observa l’M56 el 7 d’abril i el 4 de maig del 1783.

Hem vist com Charles Messier deia que es tracta d’una “nebulosa sense estels”. William Herschel que, el mateix 1783, observa l’objecte amb un telescopi de 7 peus, indica “una forta sospita que consisteix en estels”. Amb el telescopi de 10 peus, encara no pot resoldre l’objecte a un augment de x120 ni tampoc amb x240. Però amb x350, ja pot veure-hi estels, “però extraordinàriament propers els uns dels altres i tan petits que no se’ls pot comptar”. El 1784, amb un telescopi de 20 peus, ja indica que és “un cúmul globular d’estels petits molt comprimits, d’un diàmetre de 4-5 minuts d’arc”. El 1805, amb un telescopi de 10 peus i amb un augment de x171, estima el diàmetre en 3,6 minuts d’arc. El 5 de gener del 1807 ho fa amb un telescopi de 20 peus, amb una potència de penetració espacial de 75,08 i un augment de x157,3, la qual cosa li fa dir que “l’M56 és un cúmul globular d’estels molts petits i molt comprimits, gradualment més comprimits cap al centre”. Les observacions del 1805 i 1807 permeten a William Herschel d’estimar la “profunditat” de l’objecte d’un ordre de 344 (344 vegades més distant que la distància típica dels estels de magnitud +1).

En el catàleg del 1833, John Herschel presenta l’M56 en l’entrada 2036, d’acord amb les següents observacions:
– el 4 de setembre del 1825, el descriu com a “gros, rodó, molt gradualment més brillant cap al centre; hi vec estels que són molt petites i de diferents mides; s’extingeix gradualment cap a les vores.
– el 7 de setembre del 1825, a una ascensió recta de 19h09m46s i una distància al pol nord de 60º06’06s, diu que “un estel de magnitud +9 el precedeix; el diàmetre aparent de l’objecte és d’1 minut d’arc.
– el 6 de juliol del 1828: “ben ric, petit, irregularment rodó, gradualment més brillant cap al centre però sense arribar-hi a un nucli; 2,5-3 minuts d’arc de diàmetre; estels de magnitud +13 i +14, amb uns pocs estels escampats”.
– el 31 de juliol del 1829 el descriu com a “bell, molt comprimit, molt més brillant cap al centre, amb estels de magnitud +11, i amb un estel precedent extern de magnitud +9”. Aquesta observació es va fer en condicions de nuvolositat.
– l’1 d’agost del 1829 el descriu com un “cúmul bell i comprimit; rodó, amb una tendència a la forma triangular; més brillant cap al centre; amb estels de magnituds +12 a +14, i un diàmetre de 3 minuts d’arc”.
– el 5 d’agost del 1829, calcula la posició en una ascensió recta de 19h09m57,1s i una distància al pol nord de 60º06’50’’.

L’M56, fotografiat per Hunter Wilson. El nucli central ocupa uns 3 minuts d’arc de diàmetre, però la perifèria s’estén més enllà, si bé és difícil determinar quins estels de la perifèria fan part del cúmul i quins són simples estels interposats.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M56 apareix en l’entrada 4485, amb la següent descripció: “cúmul globular, brillant, gros; irregularment rodó; gradualment molt més comprimit cap al centre; ben resolt en estels, que van de magnitud +11 a +14”. Aquesta descripció serà recollida per John Dreyer al Nou Catàleg General, en el qual l’M56 es troba en l’entrada 6779.

En un article del 1866 publicat a Philosophical Transactions, William Huggins inclou observacions dels espectres de diverses nebuloses, entre les que inclou l’M56. De l’M56 diu que observa “un espectre continu” i remarca la “lluminositat inusual en la part central de l’espectre”.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic de nebuloses i cúmuls, defineix l’M56 com un “cúmul condensat, força brillant, de 3 minuts d’arc de diàmetre” i el considera un “cúmul globular probable”. Els dubtes de Curtis són comprensibles. En termes de magnitud relativa (+8,3), l’M56 és un dels cúmuls globulars menys brillants del catàleg de Messier, degut en part a la relativament poca concentració central. En la classificació de Curtis-Shapley, de fet, l’M56 queda en la classe X (l’avant-penúltima classe menys concentrada de les 12).

Harlow Shapley determinà la forma el•lipsoidal de l’M56, en un grau 8 (E2), i amb un angle de posició de l’eix major de 45º.

La recerca posterior de l’M56 ha augmentat l’estimació del diàmetre aparent a 8,8 minuts d’arc, per bé que el nucli més pregon té un diàmetre d’uns 3 minuts d’arc. Les estimacions de magnitud aparent dles estels assenyalen que els estels brillants tindrien una magnitud de +13, però que els de la branca horitzontal se situarien a +16,2. Segons estimacions de Helen Sawyer Hogg (1905-1993), dels 25 estels més brillants de l’M56 en resulta una magnitud aparent mitjana de +15,31, amb un tipus espectral global de F5 i un índex de color de -0,04.

Si Shapley, a començament de segle XX, havia trobat únicament 1 estel variable en l’M56, en l’actualitat es coneixen una dotzena d’estels variables: V1 (variable cefeida de 1510 dies de període), V2 (variable irregular), V3 (variable semiregular), V6 (variable de tipus RV Tauri, amb un període 90 dies). Algunes d’aquestes variables, com l’V6, foren descobertes per Pietrukowicz et al. (2008). És una població reduïda respecte a d’altres cúmuls globulars, i això dificulta les estimacions de distància de l’objecte. D’acord amb les dades espectromètriques, la velocitat radial de l’objecte seria d’uns 145 km•s-1, d’aproximació cap a la Terra.

L’any 2000, M. E. L. Hopwood et al. reportaren la detecció d’una emissió de raigs X en les rodalies de l’M56. L’emissió d’una natura difusa. El lligam entre aquesta emissió i l’M56 fou corroborat per les dades de moviment propi. Aquesta emissió de raigs X seria el resultat de l’interacció del medi interestel•lar interior a l’M56 amb el medi exterior (el gas de l’halo galàctic), que produiria un escalfament local del medi interestel•lar. La velocitat relativa de l’M56 en la seva òrbita al voltant del centre galàctic és suficient per produir un escalfament de l’halo galàctic al seu pas fins a valors de 940.000 K.

L’M56 en xifres

Imatge del telescopi Hubble de l’M56. L’amplada de la imatge es correspon a 3,6 minuts d’arc, és a dir a uns 34 anys-llum

Una vegada hem creuat ja completament el disc galàctic, la visió de l’M56 se’ns fa més fàcil. A mesura que ens hi apropem, se’ns fa més gran. El diàmetre total de l’M56 és d’uns 84 anys-llum, si bé la regió central és d’uns 28 anys-llum de diàmetre. És en aquest centre on es concentra la major part de la massa i dels estels del cúmul. La massa global de l’objecte és de 4,6•1035 kg.

L’edat mitjana dels estels és de 13.700 milions d’anys, cosa que es manifesta en la molt baixa metal•licitat d’aquests estels [índex Fe/H de -2,00 dex, és a dir amb una abundància d’elements més pesants que l’heli 2 ordres de magnitud inferior a la que trobem en el nostre Sol]. Aquests estels es devien formar en l’interior d’una galàxia nana que, eventualment, fou satel•litzada per la Via Làctia. Estripada, el nucli d’aquesta galàxia nana hauria conformat l’actual cúmul globular d’Omega Centauri. Això explicaria el fet que l’M56 segueixi una òrbita retrògrada, és a dir en el sentit contrari de la rotació general de la Via Làctia i dels seus cúmuls globulars autòctons.

Els estels més brillants de l’M56 tenen una magnitud absoluta de -2.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: