Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M74, una galàxia amb dos braços espirals ben marcats

Ens toca ara sortir de la galàxia. No anirem pas al Cúmul de Virgo ni als cúmuls galàctics que queden a mig camí entre el Cúmul de Virgo i el nostre Grup Local. Justament, viatjarem en el sentit contrari, cap a un grup galàctic, el de l’M74, situat ben bé en les perifèries del nostre Supercúmul. Així doncs, sortirem de la nostra galàxia per la cara sud, i enfilem un recorregut de 32 milions d’anys-llum (9,8 megaparsecs; 3,0•1023 m) fins arribar al nostre destí. Si el Grup Local de galàxies se situa a 54 milions d’anys-llum del Centre del Cúmul de Virgo, el Grup de l’M74 es troba a 82 milions d’anys-llum, és a dir que ens hi hem allunyat en 28 milions d’anys-llum. Per a l’observador de la Terra el nostre senyal, que s’hi ha allunyat 32 milions d’anys-llum, es desplaça tangencialment des del sector de la constel•lació de l’Aiguader que toca amb Capricorn, amb el sector de la constel•lació dels Peixos que toca amb Àries.

La descoberta i coneixement de l’M74

A aquestes alçades del nostre viatge, el catàleg de Messier ja ha esdevingut el catàleg de Messier-Méchain. Méchain anima la reedició i ampliació del catàleg per a cada lliurament anual de la “Coneixença de la natura”. El mes d’octubre del 1780, per exemple, Messier repassa diverses observacions fetes les setmanes prèvies per Méchain. Per exemple, a final del mes de setembre, Méchain havia anotat:

Nebulosa en una ascensió recta de 21º17’0’’ i una declinació nord de 14º36’00’’. Aquesta nebulosa no conté cap estel. És prou gran, força fosca, i extremadament difícil d’observar. Hom la pot reconèixer amb més certesa en condicions de cel serè i fredor”.

El 18 d’octubre, aprofitant una nit precisament serena (i per això mateix fredota), Charles Messier cerca l’objecte descrit per Méchain. El troba efectivament prop de la posició indicada (que Messier recalcula en una ascensió recta de 21º14’09’’ i una declinació nord de 14º39’35’’), al costat de l’estel Eta Piscium (que li serveix de base per calcular les coordenades esmentades).

Segons la mitologia grega, els dos Peixos són Venus i Cupid, que escaparen al monstre Tifó lligant-se entre ells, llençant-se al mar i metamorfosejant-se en peixos. L’M74 es troba prop d’Eta Piscis un dels estels del Linum Boreum, la corda que lliga el peix del Nord.

El 20 de setembre del 1783, William Herschel anota que “vaig observar la nebulosa situada entre 99 Piscium i 105 Piscium, descoberta pel senyor Méchain, el 1780”.

El 28 d’octubre del 1784, Herschel observa el mateix objecte amb el telescopi de 7 peus. Amb una magnificació de x100 i x120, Herschel arriba a afirmar que “és una col•lecció d’estels molt petits, dels quals en veig molts”. Amb el telescopi de 20 peus, remarca que “s’hi veuen alguns estels, per bé les vores no són resolubles”. D’acord amb les observacions amb el telescopi de 7 peus, William Herschel estima que “la profunditat de la part més propera d’aquest cúmul hauria d’ésser de l’ordre de 243, però molt probablement amb els telescopis més grans es veuen una successió d’estels més distants”.

El 28 de desembre del 1799, William Herschel observa l’objecte amb el telescopi de 40 peus: “és molt brillant en el centre, però la brillantor es confina a una part molt petita; no és rodó; en el centre brillant hi ha una nebulositat molt feble d’una extensió considerable”. Continua dient que la part brillant sembla constituïda per estels, per bé que no ho acaba de confirmar visualment, cosa que atribueix a la condensació de vapors en el mirall del telescopi.

Amb el telescopi de 10 peus, en observacions del 1799 i 1801, Herschel indica que “hi són visibles diversos estels”. Amb el telescopi gran de 10 peus fa observacions en el 1805 i en el 1810, indicant que amb x108, veu que l’objecte “consisteix en estels extremadament petits” i que “l’objecte és de figura irregular i molt feble”. N’avalua el diàmetre aparent en 12 minuts d’arc.

El fill de William, John Herschel inclou l’objecte en el seu catàleg del 1833 en l’entrada 142, a partir de dues observacions:
– el 7 de setembre del 1828: li calcula una ascensió recta d’1h27m34,8s i una distància al pol nord de 75º05’17’’. Descriu l’objecte com a “brillant, gran, rodó; força gradualment molt més brillant cap al centre”. El diàmetre aparent l’avalua en 90 segons d’arc (=1,5 minuts d’arc). Diu que la llum es motejada, però no indica que la nebulosa sigui realment un cúmul estel•lar.
– l’11 de gener del 1831: Anota que és “extremadament feble; el diàmetre aparent és de 5 minuts d’arc, amb una massa més brillant d’1 minut d’arc de diàmetre en el centre”. Aquesta massa més brillant “és alhora força sobtadament més brillant cap al centre fins a culminar en un possible estel”. També anota la presència de diversos estels molt petits en les rodalies de l’objecte. En tot cas, doncs, ço que el seu pare havia qualificat de cúmul estel•lar seria, per John Herschel, una nebulosa centrada en un únic estel.

En aquesta astrofotografia de Craig. Observem el caràcter espiral de l’M74. Lord Rosse fou el primer en descriure les nebuloses espirals, com mostra en una xilografia del 1861.

En el 1850, Lord Rosse inclou l’M74 en el llistat de 14 “nebuloses espirals i curvilínies”.

En el 1860, Friedrich Wilhelm Argelander va catalogar el nucli de l’M74 com un estel, amb la designació BD+15d238.

En el Catàleg General de John Herschel, l’M74 apareix en l’entrada 372. S’hi fa referència al gravat de Lord Rosse del 1861, que reitera el caràcter espiral de la nebulosa. No obstant, l’objecte és qualificat de “cúmul globular” i descrit com a “feble, molt gran, rodó; molt gradualment al principi i després força sobtadament molt més brillant cap al centre; parcialment resolt”.

John Dreyer, en el Nou Catàleg General, recull la mateixa descripció, bo i situant l’M74 en l’entrada 628.

Dins de les nebuloses espirals, l’M74 té una forma clarament definida. A més, des del nostre pla de visió la veiem gairebé en perpendicular, de manera que l’estructura espiral és força conspícua.

El 31 d’octubre del 1899, James Edward Keeler va fotografiar l’M74 des de l’Observatori Lick, amb un temps d’exposició de 4 hores.

Heber Curtis va descriure l’M74 com una “espiral inusualment bella i simètrica, que mostra nombroses condensacions gairebé estel•lars”.

El caràcter de les nebuloses espirals no era clar a començament del segle XX. Per exemple, Heber Curtis, descriu l’objecte com a rodó i de 8 minuts d’arc de diàmetre, però no gosa dir si es tracta d’una nebulosa o d’un cúmul estel•lar. Així doncs, diu que “el nucli és brillant i petit, però no estel•lar”, mentre que en els braços hi hauria nombroses condensacions gairebé estel•lars. Dècades més tard, hom posaria de manifest que la nostra pròpia Via Làctia és una galàxia espiral i que les nebuloses espirals com l’M74 són elles mateixes galàxies independents.

La morfologia de l’M74 ha cridat l’atenció de diverses generacions d’astrònoms. En la classificació d’Edwin Hubble (1889-1953), l’M74 és una galàxia Sc (és a dir, una galàxia espiral de braços molt separats). En la classificació de Gérard de Vaucouleurs (1918-1995) és una galàxia SA(s)c, és a dir una galàxia espiral bulbar (no-barrada) sense estructura anul•lar (els braços emergeixen directament del bulb central). S’ha especulat que la simetria de l’M74 és el resultat d’ones de densitat que creuen la totalitat del disc gasós de la galàxia: aquestes ones serien el resultat de la interacció gravitatòria amb galàxies veïnes, i fan convergir el material galàctic en els eixos espirals.

A partir de la velocitat radial (de 793 km•s-1 en el sentit d’allunyament, estimats pel desplaçament al vermell de les línies espectrals), hom ha pogut estimar la distància de la galàxia en uns 30-40 milions d’anys-llum.

Hom ha catalogat un total de 193 regions H II en l’M74. Aquestes nebuloses d’hidrogen parcialment ionitzat són punts de formació de nous estels. Així doncs, l’M74 és una galàxia amb una activitat astrogènica notable.

En els registres històrics trobem únicament dues supernoves en l’M74:
– la SN 2002ap, descoberta el 29 de gener del 2002 per Yoji Hirose, quan tenia una magnitud aparent de +13,7. Cap al 5-12 de febrer, va assolir una magnitud màxima de +12,3. Es tracta d’una supernova de tipus Ib/c. Hom estima que l’estel causant era molt massiu (de més de 8•1031 kg), de manera que la podríem classificar entre les hipernoves (Nakano et al., 2002).
– la SN 2003gd, descoberta la matinada del 12 de juny del 2003 per Bob Evans, quan tenia una magnitud aparent, ja descendent, de +13,2. Es tracta d’una supernova de tipus II (Evans & Mc.Naught, 2003). En el 2005, Ben E. K. Sugerman reportà l’existència d’un eco lumínic a 0,3 segons d’arc de la nebulosa, en uns angles de posició de 250º-360º. L’estudi d’aquests ecos lumínics de supernoves permet la determinació de característiques del medi interestel•lar al voltant de la supernova.

Fotografia del 2 de febrer del 2002 que mostra la SN 2002ap

En el 2005, l’Observatori Orbital de Raigs X Chandra va detectar diverses fonts de raigs X en l’M74, de les quals en destacava una d’ultralluminosa (ULX). Les ULX emeten raigs X a una potència de 10 a 1000 vegades superior a la que emeten els estels de neutrons i els forats negres unistel•lars. L’ULX de l’M74, catalogada com a CXOU J013651.1+154547 segueix un quasi-període de 2 hores. Aquest ULX es correspondria a un forat negre pluristel•lar de 2•1034 kg de massa, és a dir a mig camí entre els forats negres unistel•lars (de l’ordre de 1031 kg) i els forats negres massius típics dels centres galàctics (de l’ordre de 1036 kg en endavant).

Superposició entre els punts positius detectats pel telescopi orbital Chandra en la banda de raigs X amb la imatge de llum visible de l’M74. S’assenyala la presència (ULX) de CXOU J013651.1+154547, que seria un forat negre resultant de la fusió de centenars o milers de forats negres unistel•lars generats en un cúmul estel•lar obert.

L’M74, de prop

Fotografia del telescopi orbital Hubble que mostra un sector del disc de l’M74, en el qual podem apreciar com els dos braços espirals arrenquen del centre mateix de la galàxia.

Degut a l’angle de gairebé 90º amb el qual ens acostem a l’M74, podem apreciar de forma creixent la figura notable d’aquesta galàxia. El diàmetre total del disc és de 95.000 anys-llum (valor comparable al de la nostra Via Làctia), amb un contingut de 1011 estels. L’amplada mitjana dels braços espirals és de 1000 anys-llum. Al seu llarg hi trobem acumulacions blavoses (que indiquen la presència de cúmul estel•lars joves) i rosades (que es corresponen a nebuloses gasoses de H II).

Imatge d’infraroig del Telescopi Orbital Spitzer. El color blau indica l’emissió en una longitud d’ona de 3600 nm, corresponent a la llum estel•lar i permet de visualitzar alguns dels estels més brillants de la galàxia. El color verd indica l’emissió en una longitud d’ona de 5800 nm, i el volor vermell indica l’emissió en 8000 nm. La combinació dels colors verd i vermell indica l’abundor d’hidrocarburs aromàtics policíclics en la pols interestel•lar de l’M74

El Grup Galàctic de l’M74

El Supercúmul Local o Supercúmul de Virgo té el seu centre en el Cúmul de Virgo, si bé els Cúmuls de Fòrnax i d’Eridà el desplacen en certa manera. El Grup Galàctic de l’M74 es troba en el pla supergalàctic, a uns 80 milions d’anys-llum del Cúmul de Virgo

Dues característiques de l’M74, l’espiralitat marcada i la taxa astrogènica elevada, es vinculen a la interacció de la galàxies amb les galàxies menors que la circunden i que, eventualment, s’hi fusionen. A banda de l’M74, tenim en aquest grup de galàxies:
– l’NGC 660, que és una galàxia espiral barrada SBa, amb certes peculiaritats morfològiques cap a la irregularitat (conseqüència de la interacció amb l’M74).
– l’UGC 891: una galàxia espiral intermitja (Sm), amb tendències a la irregularitat.
– la galàxia irregular UGC 1176.
– la galàxia irregular UGC 1195.
– la galàxia irregular UGCA 20.

Tagged with:
Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M74, una galàxia amb dos braços espirals ben marcats

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: