Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M80, un cúmul globular ric en estels endarrerits blaus

Continuem ara en l’halo galàctic, i si bé podem qualificar aquesta etapa, com l’anterior, d’intragalàctic, també té un component d’extragalàctic. L’M79 i l’M80 són dos cúmuls globulars de la Via Làctia, però mentre el darrer sembla “autòcton”, l’M79 es formà originàriament en la Galàxia Nana de Canis Major, galàxia capturada i deformada per la Via Làctia. El camí a fer entre l’M79 i l’M80 és considerable: 66.700 anys-llum (20,4 kiloparsecs; 6,31•1020 m). Hem de creuar el pla galàctic, car passem a una distància del pla de 20.000 anys-llum (hemisferi sud) fins a una de 4.000 anys-llum (hemisferi nord). El nostre camí en relació al centre galàctic és relativament oblicu, de manera que tan sols reduïm la distància en 8.000 anys-llum (per quedar-hi a 12.000 anys-llum). La distància envers el Sistema Solar la reduïm en 8.400 anys (per quedar-hi a 32.600 anys-llum). Per als observadors de la Terra, en nostre senyal, seguint gairebé el paral•lel de 23ºS, es mou entre les constel•lacions de la Llebre i de l’Escorpí, tot creuant les del Gos Gros, la Popa del Vaixell Argos, la Brúixola, la Màquina Pneumàtica, la Serp d’Aigua, la Copa, el Corb i les Balances. Són gairebé 11 hores d’ascensió recta (d’un total de 24), de manera que és viatge gairebé diametral en l’esfera celeste. La Llebre i el Gos Gros són companys, al capdavall d’Orió, i diu la llegenda que l’Escorpí occí Orió, i que en la catasterització corresponent els déus jutjaren assenyat situar les dues criatures en llocs oposats del cel.

Descoberta i coneixement de l’M80

Com en els altres objectes que hem visitat recentment, les primeres identificacions les fan Pierre Méchain i Charles Messier. En el tombant de la vuitena i novena dècada del segle XVIII, Méchain comunica una descoberta feta a Messier, Messier la corrobora, i la fa ingressar en el catàleg. Però el cas de l’M80 és diferent, ja que és Messier qui fa la descoberta i la comunica després a Méchain per tal de confirmar-la.

El 4 de gener del 1781, efectivament, Messier anota l’existència d’una “nebulosa sense estel”, situada entre els estels Gamma Scorpii [=Rho Ophiuchi] i Delta Scorpii. En relació al primer estel, Messier determina la posició de l’objecte com d’una ascensió recta de 240º59’48’’ i una declinació sud de 22º25’13’’. Messier descriu l’objecte com “una nebulosa rodona, de centre brillant, que recorda el nucli d’un petit cometa, envoltat de nebulositat”. Estima el diàmetre aparent de l’objecte en 2 minuts d’arc.

D’acord amb els límits de les constel•lacions dibuixats per la Unió Astronòmica Internacional, motivats en part per la precessió dels equinoccis, l’Escorpí ha hagut de cedir bona part de la seva porció de l’eclíptica al Serpentari, reservant-se tan sols una petita franja, corresponent a la Cua de l’Escorpí. És a mig camí entre Antares (Alfa Scorpii) i Graffias (Beta Scorpii) que trobem l’M80

És el 27 del mateix mes que Méchain, segons la informació comunicada per Messier, observa ell mateix l’objecte. Determina les coordenades en una ascensió recta de 241º00’26’’ i una declinació sud de 22º27’58’’. La discrepància amb Messier entra dins dels marges d’error de determinació de posició d’un objecte nebulós, de centre imprecís.

William Herschel observà l’M80 amb el telescopi de 20 peus en el 1784 i, en una segona ocasió, el 26 de maig del 1786. Aquesta fou la descripció que en va fer:

Cúmul globular d’estels extremadament menuts i molt comprimits, de 3-4 minuts d’arc de diàmetre. És gradualment molt més brillant en el centre, degut a la compressió creixent dels estels. Cap a la circumferència els estels es veuen de manera diferenciada, i són lo més petit imaginable”.

D’acord amb aquestes observacions, Herschel estimava la profunditat de l’objecte en un ordre de 734, és a dir a una distància 734 vegades superior als estels típics de magnitud +1. L’estimació és prou bona comptant amb la metodologia emprada (assumir que els estels tenen una magnitud absoluta més o menys similar).

Esquema de Magda Streicher de l’M80. Els estels centrals apareixen com una massa poc diferenciada, però els estels de la corona són distingibles.

William Henry Smyth inclou l’M80 en el catàleg de Bedford, en l’entrada 564, a partir d’observacions realitzades pels volts de l’abril del 1837. L’assigna a la constel•lació de l’Escorpí. Aquesta n’és la descripció:

Un cúmul globular comprimit d’estels molt menuts, en el peu dret del Serpentari, que es troba en la part posterior de l’Escorpí. Messier el descrigué com similar al nucli d’un cometa i, de fet, pel centre lluent i el disc atenuat té un aspecte molt cometari. Hi ha alguns estels tant per damunt com per sota del paral•lel que el segueix, amb tres dels quals que en direcció NE formen un triangle irregular; però el camp i el veïnat són altrament erms. Un dels primers estels del Serpentari, 17 Ophiuchi, precedeix lleugerament aquest conglomerat esplèndid, a mig grau cap al nord, i encara que és un estel de tan sols magnitud +8, és un indicador convenient per trobar-lo. Aquests indicadors no són necessaris per l’home que treballa amb instruments fixos, però faciliten enormement les operacions dels qui són més remarcables per energia intel•lectual que per mitjans. El lloc aparent mitjà (ascensió recta de 16h07m28s i una declinació sud de 22º35’24’’) fou diferenciat a partir de Delta Scorpii, que es troba a l’est, a una distància de 4º. És a mig camí entre Alfa i Beta Scorpii. Aquest és un objecte molt important quan es considera les relacions de les nebuloses amb els espais que les envolten, espais que, tal com descobrí William Herschel, contenen ben pocs estels”.

Smyth ens explica tot seguit que Herschel solia dir al seu assistent, fos la seva germana, Caroline, o alguna altra persona, cada vegada que a través del telescopi veia un camp pobre en estels o directament buit: “Prepara’t per escriure. S’apropen nebuloses”. Smyth ens diu que en la vora occidental de l’M80 hi ha una enorme obertura fosca, d’uns 4º d’amplada, en la qual no es veuen estels. Aquesta obertura fosca es deu probablement a la presència de núvols de material interestel•lar interposats (del disc galàctic), consistents en nebuloses fosques i nebulositats difuses. El fet que els cúmuls globulars siguin agregacions gravitatòries d’estels potser feia pensar a Herschel que devien capturar els estels del camp, opinió explícitament compartida per Francesc Aragó. Nosaltres som immersos en el disc galàctic, mentre que els cúmuls globulars es troben en l’halo, i en aquest sentit el seu camp és buit. El disc galàctic és el responsable de l’aspecte de la Via Làctia, com a “espinada de la nit”. Com en el cas de les galàxies, només podem veure els cúmuls globulars que no queden enfosquits, pel disc, degut a haver adquirit una mínima latitud galàctica. En canvi, la remarca de Herschel potser si és vàlida en el cas de les nebuloses i cúmuls estel•lars oberts que es troben en el disc galàctic, i que són el resultat d’agregacions de material i, per la mateixa, envoltats de regions menys denses en material i en estels.

Imatge del cel als voltants de Rho Ophiuchi (estel conegut com a Gamma Scorpii, quan era adscrit a la constel•lació de l’Escorpí. A dalt a la dreta veiem el cúmul globular M80. El material interestel•lar que, en forma de nebulositats i nebuloses fosques, cobreix aquesta regió del cel, és material del disc galàctic, és a dir interposat entre nosaltres i els objectes de l’halo com l’M80.

En el catàleg del 1847, John Herschel inclou l’M80 en l’entrada 3624, a partir de dues observacions fetes a l’Àfrica Austral:
– 24 de maig del 1835: ascensió recta de 16h06m55,0s i distància al pol nord de 112º32’27’’. El descriu com un “cúmul globular, molt més comprimit cap al centre, i molt sobtadament molt més brillant cap al centre; diàmetre de 12 minuts d’arc; estels de magnitud +14, tots resolts”.
– 27 de juny del 1837: en fa una descripció similar. No obstant, redueix el diàmetre a 10,5 segons d’ascensió recta (=2,6 minuts d’arc), segurament en comptar únicament el nucli més brillant. Avalua la magnitud aparent dels estels individuals en +15.

El 21 de maig del 1860, Arthur Auwers, llavors de 22 anys, i amb una posició d’ajudant en l’observatori de Königsberg, observà un estel de magnitud +7 que no apareixia en els catàlegs. Norman Robert Pogson, de poc més de 30 anys, observà el mateix estel el dia 28 per primera vegada, de manera independent d’Auwers. Pogson remarcà que la posició de l’estel coincidia amb la de l’M80. L’estel, durant aquells dies de final de maig, tenia una magnitud aparent pròpia molt superior a la del conjunt de l’M80. Després minvà en magnitud i es va confondre amb la resta dels estels del cúmul ja el 10 de juny. Pogson, en les Monthly Notes of the Royal Astronomical Society, reclamà no tan sols la descoberta de l’estel [actualment catalogat com l’estel variable T Scorpii] sinó també haver posat de manifest que l’M80 era un cúmul estel•lar i no una objecte “cometari” o “nebulós”.

Seran les observacions sud-africanes de Herschel les que serviran per a l’entrada de l’M80 en el Catàleg General, és a dir la n. 4173. En aquest Catàleg, John Herschel descriu l’objecte com “un magnífic cúmul globular, molt brillant i gran; molt més brillant cap al centre, on hi ha un estel variable; els estels, ben resolts, són de magnitud +14”. Herschel aprofità per carregar contra Pogson i recordar que ell ja havia descrit l’M80 com a “cúmul globular completament resolt en estels” en els anys 1830. Ara bé, Herschel atribueix la descoberta de l’estel variable a Pogson.

En el 1864, Pogson, que des del 1860 feia observacions periòdiques de l’M80, reportà que la nova del 1860 tornava a guanyar lluminositat. Si aquest era el cas, la nova seria realment un estel variable de període llarg. No obstant, l’explosió del 1864 no fou confirmada per cap altre autor.

En el Nou Catàleg General, l’M80 apareix en l’entrada 6093. Dreyer manté la descripció de Herschel. Quant a l’estel variable es reconeix la prioritat de la descoberta d’Auwers. Dreyer compara l’estel variable T Scorpii de l’M80 amb l’estel nou descobert a la nebulosa d’Andromeda en el 1885. No obstant, T Scorpii, o Nova 1860, és una nova, és a dir una explosió nuclear cataclísmica, mentre que l’SN 1885 fou una supernova. La Nova d’Auwers-Pogson era presumptivament un estel de l’M80, però també podria ser un estel interposat del camp.

L’M80 és un cúmul globular d’elevada concentració. En la classificació de Shapley-Sawyer, és inclòs en la clase II (en una escala que va de l’I al XII). L’alta densitat estel•lar del centre fa que la taxa de col•lisions estel•lars sigui relativament alta.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, descriu l’M80 com un “cúmul globular brillant i petit, amb un diàmetre de la part més brillant de 3 minuts d’arc”.

En el juliol del 1999, es publicaren imatges de l’M80 obtingudes pel Telescopi Orbital Hubble. L’extremada resolució permetia fer una anàlisi precisa de molts dels seus estels. La majoria dels estels, com era d’esperar, eren gegants vermells. Ara bé, era remarcable també la presència dels anomenats “estels blaus endarrerits”, és a dir d’estels més lluminosos i més blaus que no pas la població general del cúmul, i per tant situats “endarrera” en la corba general dels estels en el diagrama de Hertzsprung-Russell. Aquests estels serien més lluminosos per haver perdut les capes més exteriors i més fredes arran d’aproximacions mútues.

La presència d’estels endarrerits blaus en el nucli de l’M80 és un indicatiu d’una elevada taxa de col•lisió estel•lar. Ara bé, hom també esperaria en aquest cas la presència de sistemes estel•lars binaris formats per estels amb molt poca distància mútua, i d’aquesta tipologia d’estels binaris tan sols s’han trobat dos casos confirmats.

L’M80 de prop

Imatge de l’M80 obtinguda pel Telescopi Orbital Hubble. Imatges com aquesta posen de manifest la presència d’estels blaus que no encaixen en el que esperarien d’un cúmul globular. Els estels blaus, per les seves característiques espectrals, reben l’apel•latiu d’endarrerits. Inicialment, hom podria pensar que són estels més joves, capturats pel cúmul globular en un dels seus trànsits pel disc galàctic. No obstant, el més probable és que els estels blaus endarrerits siguin el resultat d’estels nadius, modificats arran de col•lisions estel•lars.

El diàmetre total de l’M80 és d’uns 95 anys-llum, per bé que la major part del material es concentra en un radi central d’uns 15 anys-llum. L’integren centenars de milers d’estels, amb una massa agregada de 9,98•1035 kg. L’edat mitjana dels estels, d’acord amb el seu índex de metal•licitat (-1,47) és de 12.540 milions d’anys.

La magnitud absoluta de l’estel típic de l’M80 és de +0. La magnitud absoluta agregada de l’M80 és de -7,1. La Nova del 1860 assolí una magnitud absoluta en el seu punt àlgid de -8,5. Les noves són el resultat de la interacció de sistemes binaris estrets, un dels dos component del qual ha d’ésser un nan blanc, el qual captura material de l’atmosfera exterior de l’altre component.

El centre de l’M80 és curull d’estels, molts d’ells amb interaccions gravitatòries i alguns amb bescanvis de materials atmosfèrics. Milers i milers d’estels per parsec cúbic donen molt de joc. I tanmateix, la nostra nau solca l’espai sense gaire impediments, car un parsec cúbic pot semblar un volum molt petit, però els estels en aquesta escala, fins i tot els gegants vermells de radis 4000 vegades superiors al nostre Sol hi apareixen com puntets infinitesimals.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: