Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M73, un asterisme fantasmagòric

Ja ens ha passat en una ocasió, que un objecte observat per Messier al telescopi no té un correlat clar en l’univers tridimensional. Però, nosaltres, forçats a seguir religiosament el catàleg, ens hem d’adreçar a l’objecte real que millor representi ço que registrà Messier. És el cas de l’M73, que Messier anotà com un “cúmul obert de tres o quatre estels petits”. Però aquests tres o quatre estels petits no es troben físicament vinculats entre ells, de manera que ens limitarem a viatjar al més brillant, en termes de magnitud absoluta, l’estel BD 135809. Viatjarem, doncs, des del cúmul globular M72 a BD 135809, tot recorrent 52.000 anys-llum (16 kiloparsecs; 4,9•1020 m). Aquest trajecte ens allunya de les fondalades australs de l’halo galàctic per endinsar-nos al disc galàctic. També ens apropa al centre galàctic en 16.000 anys-llum (fins a quedar-hi a 25.000 anys-llum). Pràcticament, és un viatge radial des del punt de vista del nostre Sistema Solar, de manera que ens hi apropem en just 52.000 anys-llum (per quedar-hi a una distància de 2.600 anys-llum). Tangencialment, quedem gairebé en el mateix punt de la constel•lació de l’Aiguader. Arribats al nostre destí, no hi ha rastre del cúmul identificat per Messier. L’estel més proper del quartet, el BD 135808 ens queda a 130 anys-llum, mentre que els altres dos es troben més a prop del Sistema Solar que no pas BD 135809 (HD 358033 ens queda a 1.500 anys-llum, i GCS 5778-0492, a 1.700 anys-llum). Però per nosaltres que no quedi. Calia passar per l’M73 i nosaltres hi hem passat.

L’M73: un cúmul obert o un asterisme òptic

L’argument més poderós en favor del model geocèntric de l’univers el va fornir Hiparc fa més de dos mil•lennis. Si la Terra no és el centre de l’univers, i orbita al voltant del Sol, com és que les posicions relatives entre els estels ens semblen fixes? No hauríem de veure com, si més no, els estels més propers es mourien d’acord amb el desplaçament de la Terra? La resposta rau en el fet que la distància típica entre els estels és molt superior a la distància que recorre la Terra en la seva òrbita heliocèntrica. Aquesta distància és la que explica que els antics modelitzessin l’univers en forma d’una esfera celeste, en la qual els estels hi serien clavats, amb l’única excepció dels “estels planetes” (el Sol, la Lluna i els cinc planetes puntuals). Però amb Giordano Bruno i Thomas Digges es difon ja definitivament la idea d’un univers tridimensional, amb estels esparsos per tot l’espai i sense cap posició preeminent ni per a la Terra ni per al Sol. Cal dir que no fou fins el 1838, que Friedrich Bessel va poden demostrar que l’estel 61 Cygni es movia al llarg de l’any respecte les coordenades celestes i que, en conseqüència, la Terra es movia i 61 Cygni era a una distància de 10,4 anys-llum (el valor real és de 11,4 anys-llum). L’esfera celeste es transformà llavors ja en un volum celeste i, a partir de les mesures del satèl•lit Hipparcos, llençat el 1989, hom acumulà les dades de distància d’una immensa base de dades estel•lars.

Així doncs, quan veiem un mapa com aquest,

hem d’ésser conscients que les dues dimensions del cel aparentment pla s’han de traduir en un volum. Així, diem que l’M72 i l’M73 són objectes entre ells, i tots dos situats en les rodalies de l’estel Èpsilon Aquarii. Però Èpsilon Aquarii és un estel situat a 208 anys-llum de la Terra, mentre que l’M72 se situa dues-centes seixanta vegades més elevada.

D’altra banda, pel que fa a l’M73, aquesta és una imatge obtinguda de l’Atles del projecte 2MASS:

Tots aquests estels són òpticament ben a prop els uns dels altres. Però, i la distància de cadascú? No podem fer gaires assumpcions, així d’entrada. Cada estel tindrà una magnitud absoluta pròpia, de manera que ni tan sols podem pensar que els estels més propers seran els més brillants. Tampoc no podem pensar que, pel fet, que siguin òpticament propers també ho seran físicament. En visitar les Plèiades, vam comentar un problema similar, però que es podia tractar matemàticament en forma de la probabilitat d’un arranjament aleatori d’aquests estels. En el cas de l’M73, la cosa, com veurem, és més complexa.

En primer lloc, cal retrocedir a la nit del 4 al 5 d’octubre. Messier repassava posicions comunicades per Pierre Méchain de nebuloses prèviament desconegudes, que donaren lloc a la descripció dels cúmuls globulars M71 i M72. Prop de l’M72, en el mateix paral•lel, Messier anota la presència d’un “cúmul de tres o quatre estels petits, que a primera vista semblen una nebulosa”. Messier pensar que es tracta d’un cúmul que conté, a més dels estels, una petita nebulositat”. Emprant com a referència l’estel HD 198431 (que, accidentalment, Messier confon amb Nu Aquarii), Messier calcula les coordenades de l’M72 i de l’M73. Per a l’M73, és a dir, per a aquest “cúmul de tres o quatre estels” estima una ascensió recta de 311º43’04’’ i una declinació sud de 13º28’40’’.

La majoria dels cúmuls estel•lars anotats per Messier són cúmuls estel•lars formats per desenes o centenars d’estels. Si Messier va decidir-se a incloure en el catàleg aquest cúmul de pocs estels (tres o quatre) és per l’aparença de nebulositat que hi havia entre ells, prova indirecta d’una connexió física entre els astres. Tampoc no hem d’oblidar que la prioritat del catàleg de Messier és servir de guia als caçadors de cometes. La inclusió de l’M73, amb independència del seu caràcter o no d’objecte físic realment existent, queda justificada pel fet que hom pot confondre’l amb un cometa.

William Herschel observà l’M73 el 28 de setembre del 1783. Diu que “consisteix en uns pocs estels disposats en forma triangular” i que “no hi ha cap nebulositat entre ells”. Sense dir-ho explícitament, Herschel sembla descartar l’entitat física d’aquest objecte.

William Henry Smyth no dedica entrada específica a l’M73 en el seu catàleg de Bedford. Però sí que l’esmenta en l’entrada 764, la dedicada a l’M72:

Aquest cúmul [l’M72] és seguit a 5 minuts d’ascensió recta i a 7 minuts d’arc de declinació cap al sud, per un trio d’estels de magnitud +10 en un camp telescòpic relativament pobre. Es tracta de l’objecte 73 de la llista de Messier, registrat en el 1780.

La remarca de Smyth sobre la pobresa del camp és un punt a favor de l’entitat física de l’M73. En les zones del cel més riques en estels telescòpics, la probabilitat de pseudocúmuls estel•lars és més elevada.

John Herschel no registra l’objecte en els seus catàlegs dels anys 1830 i 1840, malgrat haver observat personalment l’M73 en dues ocasions. Sí que el registra, en canvi, en el Catàleg General, en l’entrada 4617, sota aquesta descripció:

Cúmul??. És extremadament pobre, molt poc comprimit, i sense nebulositat”.

John Herschel, doncs, dubta del caràcter de cúmul estel•lar de l’objecte, per la pobresa en estels, per la poca compressió i, molt especialment, per l’absència de nebulositat. Si l’inclou en el Catàleg General és pel fet que en aquest catàleg la intenció és la de recopilar qualsevol cúmul estel•lar o nebulosa potencial.

John Dreyer, en el Nou Catàleg General, col•loca l’M73 en l’entrada 6994. Manté la descripció de Herschel, bo i retirant el doble signe d’interrogació: “cúmul, extremadament pobre, molt poc comprimit, gens de nebulositat”.

Els quatre estels centrals de la imatge serien els integrants de l’M73. Les magnituds aparent són +10,5, +10,5, +11 i +12.

En el 1931, Per Collinder, en el seu catàleg de “cúmuls galàctics oberts”, inclou l’M73 en l’entrada 426. Avalua el seu diàmetre aparent en 2,8 minuts d’arc, i estima la distància de l’objecte en 12.000 anys-llum. Collinder dubta de si l’M73 és un cúmul obert o un cúmul globular. A partir de Collinder, l’M73 també apareix en altres catàlegs de cúmuls oberts amb entrades com C 2056-128 i OCL 89.

En el 1966, J. Ruprecht, en una classificació de cúmuls estel•lars oberts publicada en el Butlletí de l’Institut Astronòmic de Txecoslovàquia, inclou l’M73, al qual assigna una tipologia de Trumpler de IV 1 p (cúmul obert molt espars i pobre, no gaire ben separat del camp estel•lar que l’envolta).

En el 1971, R. Wielen en un article sobre l’evolució de “cúmuls galàctics”, admet que l’M73 és un “cúmul dubtós” i que, en tot cas, seria un cúmul antic [de centenars o milers de milions d’anys d’antiguitat] i proper [situat a centenars o pocs milers d’anys-llum de distància].

En les pàgines 75 i 76 del “Catalogue of the universe”, de Paul Murdin, David A. Allen i David Malin, es parla de si l’M73 és un mer asterisme òptic o un cúmul estel•lar físic:

Els autors sospitem de fet que l’M73 podria ser un petit cúmul real, pel raonament següent. De mitjana hi ha 60 estels per grau quadrat que són d’una magnitud aparent superior a +12, com és el cas de quatre estels de l’M73. La probabilitat de trobar quatre estels així per atzar en una determinada àrea del cel d’un minut d’arc de diàmetre (com és el cas de l’M73) és de dos contra un bilió. Amb tot, hi ha uns 150 milions d’àrees d’aquesta mida en el cel, de forma que la probabilitat de trobar en el cel un asterisme aleatori així són 1 contra 4. L’M73 podria ésser un asterisme aleatori, però nosaltres apostaríem que és una certa mena d’estel múltiple genuí.

Les dades de l’observatori orbital Hipparcos inclouen referències a aquests quatre estels. Giovanni Carraro (2000) analitzà les dades corresponents a dos dels estels de l’M73, HD 358033 (=M73B) i BD 135809 (=M73A), avaluant-ne respectivament unes distàncies a la Terra de 440 anys-llum i de 137 anys-llum. Per això, Carraro afirmava que l’M73 (o NGC 6994) és “un cúmul obert que no és un cúmul obert” o, dit d’una altra manera, que és un asterisme òptic sense correlat físic. El problema d’aquesta conclusió és que les dades d’Hipparcos poden contindre imprecisions per a estels propers.

L. P. Bassino, S. Waldhausen i R. E. Martinez (2000) analitzaven una fotometria de tots els estels de magnituds aparents superiors a +21 de la zona de l’M73 (un tota del 140 estels). D’acord amb els resultats reavaluaven el diàmetre aparent de l’M73 en 9 minuts d’arc. Concloïen que, si més no 24 dels 140 estels, conformaven realment un cúmul obert, força antic, de 2-3 milers de milions d’anys, situat a uns 2000 anys-llum del nostre Sistema Solar. L’antiguitat explicaria la relativa desagregació i la pobresa en estels [amb la corresponent depleció en estels menys massius]. Aquest cúmul obert se situaria en la cara austral del disc galàctic [els cúmuls oberts antics, com l’M67, de 4.000 milions d’anys d’antiguitat, tendeixen a situar-se en les vores externes del disc i en posicions perifèriques].

Segons les dades de Lilia P. Bassino et al. (2000), els 4 estels principals de l’M73 són estels gegants o subgegants.

Bica et al. (2001) inclouen l’M73 en una llista de 34 cúmuls estel•lars de latituds galàctiques superiors a 15º (N o S). Aquests cúmuls estel•lars serien representants de cúmuls oberts antics. Pel que fa a l’M73 el consideren un “possible romanent de cúmul obert”.

En el 2002, M. Odenkirchen i C. Soubiran entraven en la controvèrsia sobre l’M73. Per fer-ho, triaren els sis estels més brillants situats no pas més enllà de 6 minuts d’arc de distància aparent a la posició nominal de l’M73. Odenkirchen i Soubiran recordaven que els estels menys brillants no mostraven cap signe de concentració, a diferències d’aquests sis estels. A partir de dades espectrogràfiques obtingudes per l’espectògraf Elodie del telescopi de 1,93 metres de l’observatori de l’Alta Provença, i de les dades de moviment propi del Catàleg Tycho 2 (derivades de l’Hipparcos), Odenkirchen i Soubiran presentaven estimacions de les velocitats radials, paràmetres atmosfèrics i magnituds absolutes dels sis estels. Odenkirchen i Soubiran concloïen que els sis estels presentaven distàncies al Sistema Solar i moviments propis divergents entre ells, per la qual cosa afirmaven que “els pocs estels brillants que constitueixen l’M73 no són un sistema físic, ni cúmul, ni romanent de cúmul ni grup estel•lar, sinó un arrenglerament aleatori i projectiu d’estels de camps no relacionats físicament”.

L’estel BD 135809 i els seus companys òptics, que no físics

Com que ens hem apropat a aquesta regió de la cara austral del disc galàctic des de l’M72, hem tingut en tot moment una perspectiva diferent a la de la Terra. En conseqüència, en cap moment no hem percebut l’agregació estel•lar coneguda com a M73. Efectivament, l’M73 és merament un asterisme aleatori, únicament visible des d’un projecció concreta.

L’estel principal de l’asterisme és BD 135809 (=M73A, =GCS 5778-0802). Es tracta d’un estel de magnitud absoluta +0,86 i de temperatura superficial efectiva de 4730 K. Les coordenades que hem entrat en els nostres sistemes de navegació ens han dut al veïnat d’aquest estel.

Dels altres tres estels principals de l’M73, el que ens queda més a prop, és el tercer més brillant (l’M73C = BD 135808 = GCS 5778-0594), situat a uns 130 anys-llum de la nostra posició. Des de l’M73A, l’M73C apareix com un estel de magnitud aparent de +5,5. Hi ha desenes d’estels molt més brillants i molt més propers. L’M73A i l’M73C tenen, a més, velocitats relatives de l’ordre de 30 km•s-1 indicatives d’orígens i trajectòries divergents.

Els altres dos estels ens queden encara més lluny, però situats en la mateixa regió del cel que l’M73C. L’M73B (= HD 358033 = GCS 5778-0509) ens apareix a una distància de 1500 anys-llum i amb una magnitud aparent de +11,9. L’M73D (= GCS 5778-0492) ho fa a 1730 anys-llum i amb una magnitud aparent de +13,4.

Encara que l’M73C, l’M73B i l’M73D ens apareguin en la mateixa zona del cel, no formen cap asterisme identificable, en primer lloc per la disparitat de magnituds aparents. De fet, en aquesta regió del cel, també podem identificar el Sol, a una distància de 2600 anys-llum i amb una magnitud aparent de +14,5.

Que sigui visible des de la Terra un asterisme telescòpic com l’M73 en aquesta regió precisa de la constel•lació de l’Aiguader és un fet altament improbable. L’arrenglerament casual d’estels és realment d’una probabilitat remota. Ara bé, en alguna part del cel s’han de donar aquests arrenglerament casuals, i llavors la probabilitat ja no és tan baixa. En tot cas, calia viatjar in situ per comprovar-ho. L’M73, com l’M40, són asterismes òptics. Però Messier va fer ben fet d’afegir-los en el seu catàleg perquè els asterismes òptics són tan confundibles amb cometes com ho són els cúmuls estel•lars reals.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M73, un asterisme fantasmagòric

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: