Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M89, una galàxia esferoïdal amb embolcall

Continuem el nostre periple pel Cúmul de Virgo i per la nit màgica del 18 de març del 1781. El nostre destí és ara, de nou, una galàxia el•líptica o, més aviat, hauríem de dir esferoïdal (tipus E0). Per anar de l’M88 a l’M89 haurem de solcar 4,2 milions d’anys-llum (1,3 megaparsecs; 4,0•1022 m) dins del relativament dens medi intracumular. Des de l’M88, l’M89, amb una magnitud aparent de +5,3 no és visible a ull nu, com tampoc no ho és l’M89 des de l’M88, amb una magnitud aparent de +4,9, però al llarg de tot el viatge veiem al nostre voltant galàxies ben lluminoses. Ens hem allunyat, però, 2,3 milions d’anys-llum del centre del Cúmul de Virgo (que ara ens queda a 4,3 milions d’anys-llum de distància). Pels nostres observadors de la Terra, el nostre senyal se’ls ha apropat uns 3,8 milions d’anys-llum (fins a quedar-los-hi a 50 milions d’anys-llum de distància), mentre que tangencialment ens hem desplaçat cap al sud dins del camp de nebuloses de la Verge-Cabellera.

Descoberta i coneixement de l’M89

La nit del 18 al 19 de març del 1781, Charles Messier l’emprengué amb una zona del cel al nord de la constel•lació de la Verge que resultà curulla de nebuloses. A mesura que en descobreix una, n’anota la posició. En el cas de l’objecte que ens ocupa ara anota el següent:

Ascensió recta de 186º09’36’’ i declinació nord de 13º46’49’’. Nebulosa sense estel, en la Verge, a poca distància i en el mateix paral•lel que la nebulosa reportada abans [l’M87]. La llum n’és extremadament febles i pàl•lida, i no és sense dificultat que hom la pot distingir”.

Si les condicions d’observació haguessin estat una mica més dolentes, Messier l’hauria passada per alt, o no l’hauria identificat més que com un feble estel. L’M89, com l’M88, es troba dins dels objectes del catàleg de Messier de menor magnitud aparent.

Carta del grup de nebuloses de la Verge-Cabellera de Berenice. L’M89 es troba en una posició central, no gaire de la galàxia nodal, M87

William Herschel, a partir del catàleg de Messier, fa una observació de l’M89 el 17 d’abril del 1784. Anota que és un objecte brillant i força petit.

En un escrit del 1811, William Herschel parla de la “situació remarcable de les nebuloses”, oferint una llista de set camps del cel rics en nebuloses, amb un resultat agregat de 424 nebuloses. En el quart camp referit en aquesta obra, corresponent a la constel•lació de la Verge, refereix un total de “42 nebuloses no molt petites”, entre les quals esmenta l’M89.

En el catàleg del 1833, John Herschel col•loca l’M89 en l’entrada 1348, d’acord amb diverses observacions fetes en els anys anteriors:
– 10 d’abril del 1825: distància al pol nord de 76º29’03’’. “És un objecte feble, rodó, gradualment més brillant cap al centre; de diàmetre aparent de 25 segons d’arc; hi ha un estel en direcció NE”.
– 11 d’abril del 1825: distància al pol nord de 76º31’32’’. “Rodó; molt més brillant cap al centre”.
– 10 de març del 1826: ascensió recta de 12h26m59,8s i distància al pol nord de 76º31’25’’. “Brillant, petit, rodó; molt més brillant cap al centre; diàmetre de 30 segons d’arc”.
– 4 de maig del 1829. En aquest cas determina les coordenades amb més seguretat: 12h26m64,2s i 76º30’24’’. “Brillant, rodó; gradualment més brillant cap al centre; diàmetre de 40-50 segons d’arc”.

Morfològicament, l’M89 podia recordar un cúmul estel•lar globular. Ara bé, com que ni William Herschel ni el seu fill havien pogut resoldre els estels individuals, assumiren tàcitament la categorització de Messier de “nebulosa sense estel”.

En el catàleg de Bedford, l’M89 és assenyalat en la carta annexa a l’entrada 448 (corresponent a l’M88).

William Parsons, Lord Rosse, estudià l’M89. Ben poca cosa va poder afegir a la morfologia arrodonida ja esmentada per William i John Herschel. No obstant, sí que remarca que la presència en aquesta zona del cel de dues nebuloses que no troba en els catàlegs anteriors, a uns 20 minuts d’arc de l’M89.

Aquesta imatge de F. Espenak ens mostra l’M89 com una nebulosa rodona, amb un nucli brillant

En el Catàleg General, John Herschel recull informació dels catàleg anteriors. L’M89 apareix en aquest catàleg en l’entrada 3097, amb la descripció de “força brillant; força petita; rodona; gradualment molt més brillant cap al centre”. En comentar les nebuloses esmentades per Lord Rosse les identifica amb els objectes 1343 [NGC 4550] i 1349 [NGC 4551] del seu catàleg del 1833.

L’estandardització de la nomenclatura de les nebuloses no arribà, però, més que amb el Nou Catàleg General, que John Dreyer desenvolupà a partir del Catàleg General de Herschel. En el Nou Catàleg General, l’M89 apareix en l’entrada 4552.

Aquesta imatge de l’M89 ens pot recordar a la dels cúmuls globulars que hem visitat en l’halo de la Via Làctia. En realitat, però, l’M89 és una galàxia, i l’aspecte puntejat que tenen les vores es deu a la població de cúmuls globulars que envolten el nucli central

Una vegada establerta, a partir dels anys 1920, la natura del camp de nebuloses de la Verge com un autèntic cúmul de galàxies, l’M89 resultà classificat com una galàxies el•líptica, concretament del tipus E0, és a dir de mínima excentricitat. Les galàxies E0 també són denominades esferoïdals, en tant que se suposa que els seus tres eixos espacials mesuren si fa no fa el mateix. Ara bé, tot és una qüestió de perspectiva. Des de la Terra, veiem l’M89 com una rodona, però vol dir això que és realment un objecte esfèric? Podria ser una galàxia lenticular vista “des de dalt”, o podria ser una galàxia el•líptica vista en la mateixa direcció que el seu eix major.

Deixant de banda la rugositat que mostra l’M89 en les imatges telescòpiques (deguda a la població de cúmuls globulars que l’envolten), aquesta galàxia apareix amb una lluminositat força homogènia, la pròpia de la majoria de galàxies el•líptiques i lenticulars. Com moltes d’aquestes galàxies, hom havia trobat que l’M89 era una font (per bé que relativament feble) de radioones. A partir del 1978, David F. Malin, des de l’Observatori Anglo-Australià, prengué imatges de l’M89 amb el telescopi Schmidt que permeteren conèixer alguns trets estructurals prèviament desconeguts. En un article a Nature, Malin comunicava la presència d’un sortidor d’una llargada aparent de 10 minuts d’arc, així com de dues cobertes de baixa lluminositat superficial i d’un arc a uns 13 minuts d’arc del cos galàctic.

Fotografies (en negatiu) de l’M89 preses per David Malin. En el requadre tenim una imatge presa amb el temps d’exposició habitual. La foto grossa és el resultat d’un temps d’exposició més perllongat, gràcies a la qual s’evidencien detalls estructurals: sortidor, cobertes, arcs

La descoberta d’estructures de coberta en l’M89, va empènyer Malin a aplicar les mateixes tècniques astrofotogràfiques a una multitud de galàxies el•líptiques i lenticulars. En el 1983, conjuntament amb Dave Carter, publicava un catàleg de galàxies el•líptiques amb cobertes, amb 137 entrades. Entre elles, no hi havia l’M89, car el catàleg, elaborat des de l’hemisferi sud, es limitava als objectes situats a una distància al pol sud inferior a 73º.

Emprant imatges obtingudes pel telescopi orbital de raigs X, Chandra, Machacek et al. (2006a) estudiaren l’activitat del nucli de l’M89. En la banda d’emissió de 0,6-2,5 nm, observaren dues estructures anulars de 5500 anys-llum de diàmetre en el nucli de la galàxia. Per explicar-les, calcularen que en l’M89 havia tingut lloc una explosió de 1,4•1048 J fa 1-2 milers de milions d’anys. Aquestes imatges també els serviren per analitzar la interacció de l’M89 amb el medi extragalàctic (Machacek et al., 2006b).

L’M89, en xifres

Imatge de l’M89 obtinguda pel Telescopi Espacial Hubble. Si bé el radi mitjà del cos galàctic és de poc més de 35.000 anys-llum, el fet que sigui un autèntic globus, el converteix en una galàxia de massa notable. En aquesta imatge podem veure (en la part superior esquerre), alguns indicis de les cobertes perifèriques que caracteritzen aquesta galàxia

Des de la perspectiva que ens dóna la nostra estada en el Cúmul de Virgo, sí podem qualificar l’M89 amb coneixement de causa com una “galàxia esferoïdal”, en tant que els eixos a, b i c que defineixen el cos galàctic són d’una longitud similar, d’uns 75.000 anys-llum. És clar que no és fàcil determinar els límits exactes del cos galàctic, ja que la densitat estel•lar decau de manera molt progressiva, i encara trobem una bona mà d’estels a radis galàctics de més de 50.000 anys-llum.

En la perifèria galàctica, a més de la població general d’estels, trobem agregats en forma de cúmuls globulars. Fins a un radi galàctic de 360.000 anys-llum, trobem vora 2.000 cúmuls globulars. Es fa difícil dir si tots aquests cúmuls globulars són associats gravitatòriament a l’M89, ja que en les condicions del Cúmul de Virgo, cal no oblidar que una fracció dels cúmuls globulars són habitants del medi intergalàctic.

Les cobertes són concentracions de gas i de pols situades a un radi galàctic de 150.000 anys-llum. Són el resultat de la interacció del medi intragalàctic amb el medi extragalàctic i, més concretament, de diversos processos de col•lisió galàctica. L’M89, com la resta de galàxies el•líptiques gegants, s’ha construït a partir de la fusió de galàxies menors. Signe d’aquestes absorcions és el sortidor que va descobrir Malin en el 1979, i que se’ns apareix com una estructura vertical de 100.000 anys-llum.

L’M89 se situa actualment a més de 4 milions d’anys-llum del centre del Cúmul de Virgo. Però, com la majoria de galàxies del cúmul, segueix una trajectòria convergent envers aquest punt, amb una velocitat respecte el medi intracumular de 1680 km•s-1. Això fa que l’halo de l’M89 tingui una relació dinàmica amb el medi extragalàctic. En el sentit del moviment relatiu de l’M89, trobem, com si es tractés d’un cometa de proporcions gegantines, una polaritat entre la zona del cap i una mena de cua galàctica. Aquesta cua galàctica, relativament freda, i menys densa, es prolonga força en l’espai, i és formada per materials que progressivament abandonen l’M89.

El nucli galàctic de l’M89 se’ns presenta com una font relativament modesta de radioones. Però diversos signes indiquen que en un altre temps es tractava d’un nucli galàctic actiu o fins i tot d’un quàsar. Fa una mica més d’un milers de milions d’anys, hi hagué una darrera gran explosió, que s’evidencia en unes estructures anulars detectables en el nucli galàctic (amb un radi de 2300 anys-llum) i una temperatura interestel•lar equivalent a 1 keV en la zona central (radi galàctic de fins a 150 anys-llum).

Mentre circulem a través de les capes de l’M89, contemplen majoritàriament estels antics (equivalents a la població II de la nostra galàxia). Les galàxies el•líptiques, tan mastodòntiques pel seu embalum, són també força inerts pel que fa a l’activitat astrogènica. Però la densificació dels estels en el centre fa que caminem pel nucli galàctic amb prevenció, car els signes de l’explosió de fa 1.000 milions d’anys ens recorden que noves interaccions galàctiques poden despertar aquest gegant adormit.

Tagged with:
Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: