Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M72, un cúmul globular de 9.500 milions d’anys d’antiguitat

Continuem amb aquesta secció del catàleg de Messier que ens convida a saltar entre cúmuls globulars de l’halo de la Via Làctia. Ara passem de l’M71 a l’M72, la qual cosa ens suposa un trànsit de 44.500 anys-llum (13,6 kiloparsecs; 4,21•1020 m). Aquest trajecte ens allunya del pla galàctic (passem d’una distància de 1.000 anys-llum del pla central a una de 29.000 anys-llum), i adquirim una posició des de la qual tenim una bona perspectiva de la cara sud de la Via Làctia. Alhora, ens allunyem també del centre galàctic en 18.300 anys-llum (fins a quedar-hi a una distància de 41.000 anys-llum). Respecte de la Terra, ens hi hem allunyat en gairebé 42.000 anys-llum (fins a quedar-hi a una distància de 54.600 anys-llum), mentre que el nostre desplaçament tangencial ens ha conduït de la constel•lació de la Sageta a la de l’Aiguader (passant entre l’Àliga i el Dofí). L’M71 i l’M72 són comparables en termes de magnitud absoluta i de volum, així com en l’edat dels estels que els integren (de vora 10.000 milions d’anys) per bé que l’M72 presenta un nivell de concentració una mica més elevat.

El coneixement de l’M72

L’M72 entrà en el catàleg de Messier el mateix dia que l’M71, el 4 d’octubre del 1780. Tots dos objectes havien estat descoberts inicialment per Pierre Méchain (el primer, a la Sageta, el 28 de juny; el segon, entre les constel•lacions d’Aiguader i Capricorn, la nit del 29 al 30 d’agost). En el cas de l’M72, a diferència de l’M71, hom no ha trobat cap referència anterior a la del propi Méchain.

Els límits de les constel•lacions no s’estableixen fins als anys 1920. Abans d’això, els límits s’establien d’acord amb les assignacions dels diferents objectes del cel. Per a les constel•lacions zodiacals, però, hom havia assajat de fer una distribució regular de manera que a cada constel•lació li correspongués 30º de l’eclíptica (la línia per la qual circula el Sol en el seu trajecte anual). Degut a la precessió dels equinoccis, cada 72 anys hi ha un canvi d’1º entre les posicions dels estels i les posicions dels dotze signes zodiacals. L’M72, descobert el 1780, és a tocar del cos de Capricorn, per bé que l’estel de referència que empraren Méchain i Messier fou Nu Aquarii.

L’objecte havia estat descrit per Méchain la nit del 29 al 30 d’agost del 1780 com “una nebulosa”, situada per damunt del “coll del Capricorn”, amb una coordenades d’ascensió recta de 310º21’10’’ i una declinació sud de 13º21’24’’. La nit del 4 al 5 d’octubre, Messier empra aquestes coordenades per trobar l’M72. Emprant com a referent l’estel Nu Aquarii, de magnitud +5, Messier recalcula les coordenades en una ascensió recta de 310º20’49’’ i una declinació sud de 13º20’51’’. Messier comenta que “la llum d’aquest objecte és tan feble com la de l’anterior”, referint-se a l’M71, per bé que realment l’M72 és un objecte de magnitud aparent molt inferior (+9) a l’M71 (+6) degut al fet que l’M72 se situa a una distància quatre vegades superior. En la descripció del seu catàleg, Messier afegeix que “al costat de l’M72 hi ha un estel telescòpic”.

L’M72, a augments moderats, apareix sota l’aspecte d’una nebulosa rodona. William Herschel, amb un augment de x150 ja fou capaç el 1783 de veure que aquesta nebulosa rodona era realment un “cúmul d’estels molt petits”

William Herschel, en el 1783, observa l’objecte amb la guia del catàleg de Messier. Amb el telescopi de 10 peus, i amb un augment de x150, ja és capaç de “resoldre” la nebulosa en estels. En el 1784, amb el telescopi de 20 peus, descriu l’objecte com “un cúmul d’estels molt petits”. En el 1805, amb el telescopi de 7 peus, calcula que amb un poder de resolució de 80 ja és possible percebre els estels individuals, la qual cosa li permet deduir una profunditat de l’ordre de 243 (és a dir que l’M72 se situa 243 vegades més lluny que els estels típics de primera magnitud, la qual cosa és una estimació modesta de la distància real).

La nit del 30 d’octubre del 1810, William Herschel disposa el seu telescopi de 40 peus amb un augment de x280 i un poder de resolució de 191,68. A 72 anys d’edat, Herschel conserva una visió excel•lent, però és conscient que per potent que sigui un telescopi, cal que les condicions oculars siguin òptimes. Per això s’està durant 20 minuts amb l’ull clavat en l’ocular del telescopi “per preparar l’ull adientment per veure objecte diminuts”. Després d’aquests 20 minuts comença a prendre notes sobre l’M72. És en aquestes condicions que pot dir que aquest objecte és “un objecte brillant”. I continuar:

És un cúmul d’estels de forma rodona, encara que els estels molt febles de la perifèria dels cúmuls globulars són generalment prou dispersos com per desviar-los d’una forma perfectament circular. L’M72, de manera molt gradual, arriba a una condensació extrema en el centre, però amb prou atenció fins i tot en el centre s’hi poden distingir els estels individuals. Hi ha molts estels en el camp del telescopi, però com que són de magnituds completament diferents, és possible de distingir-los clarament dels extremadament petits que són els que integren realment el cúmul. No és possible formar-se una idea del nombre d’estels d’aquest cúmul, però crec que no podem estimar que siguin simplement uns centenars. El diàmetre del cúmul ocupa 1/5 del camp del telescopi, la qual cosa es correspondria a un diàmetre aparent d’1,9 minuts d’arc”.

Aquesta observació, juntament amb una figura, van aparèixer publicades en el 1814. La mateixa nit, amb el telescopi de 10 peus, remarca la diferència de visió de l’M72, que en aquest telescopi menys potent apareix com un objecte “extremadament feble”. Amb aquest telescopi més feble, el diàmetre aparent sembla superior, i Herschel l’estima en 2,7 minuts d’arc.

En el catàleg del 1833, John Herschel presenta l’M72 en l’entrada 2090, a partir de tres observacions:
– el 4 d’octubre del 1825, és a dir just 45 anys després de l’observació conjunta de Méchain i Messier, anota com a coordenades una ascensió recta de 20h44m5,1s i una distància al pol nord de 103º10’26’’. Descriu l’objecte com a “feble, rodó, gradualment més brillant cap al centre; resoluble en estels molt petits; diàmetre aparent de 2-3 minuts d’arc”.
– el 31 de juliol del 1826, amb bones condicions atmosfèriques (“un cel preciós”), diu que l’objecte és “feble, rodó, de 2 minuts d’arc de diàmetre; gradualment més brillant cap al centre; de llum motejada, si bé no puc veure els estels prou separats com per comptar-los”. Afirma que “és un objecte força insignificant” i assenyala la presència d’un estel de magnitud +9 al costat.
– 6 d’agost del 1831: “força brillant; cúmul molt comprimit; forma irregularment rodona; amb prou feines resoluble en estels molt petits, és molt gradualment més brillant cap al centre; hi ha molts estels escampats a prop, però cap no és tan petit com els del cúmul”.

William Henry Smyth, en el catàleg de Bedford, assigna l’M72 a l’entrada 764, atribuint-lo a la constel•lació del Capricorn. D’acord amb observacions fetes el setembre del 1836, Smyth calcula una ascensió recta de 20h44m39s i una declinació sud de 13º07’10’’ i consigna que:

És un cúmul globular d’estels menuts entre l’Aiguader i el coll del Capricorn, situant-se a uns 9º a l’est d’Alfa Capricorni, des d’on segueix a uns 30 minuts d’arc, un estel de magnitud +6,5 (segons el catàleg de Piazzi, el 325 P. XX). Hi ha molts estels telescòpics en el camp, i un parell petit que segueix estretament el cúmul

En el Catàleg General, John Herschel introdueix l’M72 en l’entrada 4608. El descriu com un “cúmul globular; força brillant; força gran; rodó; gradualment més comprimit cap al centre, ben resolt”. La mateixa descripció la pren John Dreyer per al Nou Catàleg General, en el qual l’M72 apareix en l’entrada 6981.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, descriu l’M72 com un “petit cúmul brillant de 3 minuts d’arc de diàmetre”. El classifica com a “cúmul globular” si bé remarca que és “relativament obert”. En l’escala de Harlow Shapley i Helen Sawyer-Hogg, l’M72 és col•locat en la classe IX (és a dir entre l’I i el XII, més a prop dels cúmuls globulars de baixa concentració central. Harlow Shapley comparà l’M72 amb l’M4 i l’M12. Sawyer-Hogg estimà que la magnitud aparent mitjana dels 25 estels més brillants era de +15,86.

L’M72. Si prenem com a diàmetre 6,6 minuts d’arc, això es correspondria a 106 anys-llum d’extrem a extrem.

S’han catalogat un total de 43 estels variables en l’M72, la majoria dels quals, com sol ésser el cas en els cúmuls globulars, són de tipus RR Lyrae. A partir d’aquests estels hom ha pogut estimar la velocitat radial (255 km•s-1, en sentit d’aproximació a la Terra) i la distància. En la determinació de la distància també s’ha emprat la magnitud aparent dels estels de la branca horitzontal del diagrama de lluminositat/temperatura, que és de +16,9.

En el 2011, Figueira James et al. presentaren els resultats de la primera fotometria feta amb una càmera de dispositiu de càrrega acoblada (CCD) de l’M72. El resultat va permetre depurar la llista d’estels variables (descartant-ne unes i afegint-ne d’altres) i fer una estimació dels paràmetres físics del cúmul.

L’M72 en xifres

En aquesta imatge del Telescopi Orbital Hubble apareix la regió central de l’M72. L’amplada de la imatge es correspon a uns 53 anys-llum. Es calcula que lluminositat mitjana per parsec cúbic de la regió central duplica la lluminositat del nostre Sol. La regió central apareix amb un cert abombament, i presenta zones menys lluminoses en els sectors S i E.

L’M72 és un cúmul globular poc concentrat. De tots els que hem visitat, únicament l’M71 i l’M56 són encara més oberts que l’M72. Tot i això, la magnitud absoluta de l’objecte global és considerable (-6,8). Amb un diàmetre mitjà de 106 anys-llum, també es troba entre els “cúmuls globulars grans”, per bé que el nucli és d’un 20 anys-llum de diàmetre. La massa total és de 3,34•1035 kg.

L’estel més brillant de l’M72 té una magnitud absoluta de -1,9. L’edat mitjana dels estels és de 9,5 milers de milions d’anys, amb una metal•licitat baixa (-1,48 en l’escala logarítimica).

En aquesta zona de l’halo galàctic, tan distant del centre com del pla, l’M72 destaca encara més. De fet, actualment es troba en la fase descendent de la seva òrbita, és a dir que s’adreça a trobar-se (d’ací a uns quants milions d’anys) amb el disc galàctic. És aquest el destí dels cúmuls globulars. Expel•lits del disc galàctic com a conseqüència de col•lisions antigues, ara vaguen en òrbites que els menen fins els extrems distals dels fons extragalàctics fins a banyar-se de nou en el pla de la galàxia mare per tornar a repetir aquest cicle.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M72, un cúmul globular de 9.500 milions d’anys d’antiguitat

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: