Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M90, una galàxia espiral anèmica

Amb les setmanes que portem seguides sense sortir del Cúmul de Virgo algunes idees bàsiques ja les tenim assumides. Un cúmul de galàxies no té gaire a veure amb un grup de galàxies, com és el nostre Grup Local. En el nostre Grup Local, les galàxies més grosses (la nostra Via Làctia, i les galàxies de l’Andròmeda i del Triangle) són espirals, mentre que les galàxies el•líptiques són galàxies nanes. En el nostre Grup Local el medi intergalàctic és molt poc dens, i les galàxies (si més no les grans espirals) són força aïllades les unes de les altres. En el Cúmul de Virgo, en canvi, el panorama és dominat per galàxies el•líptiques gegants, els halos de les quals es fonen en un medi intergalàctic (o intracumular) de densitat relativa elevada. Encara percebrem millor les diferències quan visitem la galàxia espiral M90, una galàxia espiral grossa (més i tot que l’Andròmeda), i observem l’impacte que ha tingut les condicions del Cúmul de Virgo en les seves característiques, que fa que la se la pugui titllar de “galàxia anèmica” o de “galàxia espiral passiva”. Fem-hi cap, doncs. Per anar de l’M89 a l’M90 hem de creuar 8,7 milions d’anys-llum (2,7 megaparsecs; 8,3•1022 m), cosa que ja ens pot fer una idea de les dimensions del Cúmul de Virgo. Creuem per les àrees més denses del Cúmul, si bé al final del trajecte quedem si fa no fa a la mateixa distància del centre de masses (a uns 5,5 milions d’anys-llum). Des del punt de mira dels observadors de la Terra, el nostre senyal s’hi allunya en 8,7 milions d’anys (fins a quedar-hi a una distància de 58,7 milions d’anys) mentre que radialment pràcticament no ens movem més que fent un petit saltet en la maranya de galàxies del camp de la Verge-Cabellera de Berenice.

Descoberta i coneixement de l’M90

Continuem en la nit del 18 de març del 1781, al costat de Charles Messier. No ha de moure gaire el telescopi des de l’M89, més que un pèl cap al nord, i una miquetona cap a l’est, per topar amb l’M90:

Ascensió recta de 186º27’00’’ i declinació nord de 14º22’50’’: nebulosa sense estel, en la Verge. La llum és tan feble com l’anterior [és a dir l’M89]”

L’M89 i l’M90 són a tocar en aquest mapa del Cúmul de Virgo. Però es tracta d’un efecte òptic, degut a la perspectiva des de la qual observem aquest cúmul galàctic des de la Terra. Les dues galàxies són separades en realitat per 9 milions d’anys-llum. Mentre l’M89 es troba a una distància de 50 milions d’anys-llum, l’M90 és a una distància de 59 milions d’anys-llum.

Amb una magnitud aparent de +10, poca cosa més podia afegir Charles Messier. William Herschel observà l’objecte en dues ocasions:
– el 8 d’abril del 1784, quan el pas de la constel•lació de la Verge pel meridià tenia lloc poc abans de la mitjanit, amb una lluna inicialment minvant ja relativament alta en el cel de Llevant. Herschel admet que la llum de la lluna interfereix en la caracterització de l’objecte, i es limita a dir que és “molt gran” (pel que fa al diàmetre aparent) i que té “un nucli, potser comètic”.
– el 17 d’abril del 1784, malgrat la interferència de la lluna, Herschel no gosa dir res més que és tracta d’un objecte “força gran”.

En el catàleg de Bedford, William Henry Smyth anota la posició de l’M90 en un mapa del “veïnat de l’M88”, annex a l’entrada 448 d’aquest catàleg catàleg.

Imatge de Béla Hassforther que ens dóna una de la dificultat d’observar objectes nebulosos de magnituds aparents de +9 o +10. Malgrat haver fet diversos intents, John Herschel, per exemple, no aconseguí mai una observació satisfactòria de l’M90

John Herschel afegeix l’M90 al Catàleg General en l’entrada 3111, amb les úniques informacions que fornien Messier i les dues observacions del seu pare. Actualitza les coordenades registrades pel seu pare a l’època del 1860.0 (ascensió recta de 12h29m52,8s; distància al pol nord de 76º04’18,1’’) i n’adopta la descripció (“força gran; més brillant cap al centre on hi ha un nucli”).

En el Nou Catàleg General, John Dreyer col•loca l’M90 en l’entrada 4569. A partir d’una observació ratifica la descripció i modifica lleugerament les coordenades (ascensió recta de 12h29m46s; distància al pol nord de 76º03’54’’).

L’M90, ací fotografiada per Greg Bothun, és una de les galàxies espirals més grans del Cúmul de Virgo, un cúmul galàctic dominat per galàxies el•lípiques molt més massives que l’M90. Vista des de la Terra, les dimensions aparents són de 9,5×4,5 minuts d’arc. William Herschel ja va identificar la presència d’un nucli, però la morfologia espiral no fou identificada fins un segle més tard

No fou fins a l’adveniment de l’astrofotografia que hom aconseguí una mica més de detall de l’estructura de l’M90. Se la descrigué com una galàxia espiral, de braços relativament tancats i llisos (és a dir sense nusos o engruiximents locals). Així doncs, se la classifica com una galàxia espiral Sb.

L’M90 és una de les galàxies del Cúmul de Virgo que mostra una velocitat relativament elevada respecte de la Terra, amb una aproximació de 383 km•s-1. Això ofereix una velocitat relativa respecte del Cúmul de Virgo de 1500 km•s-1, comparable al valor de l’M86. És fonamentalment per això que hom ha deduït que l’M86 i l’M90 són objectes distals del Cúmul de Virgo, que ara cauen acceleradament envers el centre del Cúmul. Una explicació alternativa, seria que l’M90 seria un membre expel•lit gravitatòriament pel Centre del Cúmul, i que eventualment abandonaria el Cúmul de Virgo.

Astrofotografia de Bill Arnett, que mostra l’M90. A dalt, apareix IC 3583, una petita galàxia irregular satèl•lit

Halton C. Arp inclou l’M90 en el seu catàleg de galàxies peculiars. La col•loca en l’entrada 76, sota l’epígraf “espiral amb una companya d’alta lluminositat superficial”. Aquesta companya és l’IC 3583, de magnitud aparent de +14.

En el 1976, S. Van den Bergh proposà una revisió de la classificació de les galàxies. Més enllà de la contraposició entre galàxies el•líptiques/lenticulars i galàxies espirals, Van den Bergh proposava una classificació paral•lela de galàxies espirals i lenticular d’acord amb les relacions entre el diàmetre del bulb galàctic i el diàmetre del disc. Una motivació eren les “galàxies espirals anèmiques” com l’M90, que Van den Bergh concebia a mig camí entre les galàxies espirals normals (amb un bon contingut de gas interestel•lar) i les galàxies lenticulars (anèmiques elles mateixes, gairebé per definició). Segons aquest esquema, no gaire difós posteriorment, l’M90 seria una galàxia de tipus Ab (“galàxia anèmica”) i no pas de tipus Sb (“galàxia espiral”).

Tschöke et al. (2001) observaren l’M90 amb el telescopi òptic i amb el telescopi ROSAT de Raigs X (0,5-12 nm de longitud d’ona), i analitzaren la regió nuclear, el disc galàctic i l’halo. Aquest halo s’estenia asimètricament cap a l’oest, i es correspon a una estructura associada a la línia espectral H-alfa (656,28 nm), que es projecte fins a 29.000 anys-llum més enllà del disc galàctic. L’estudi també arribava a conclusions quant a la natura del nucli de l’M90 (una mena de cúmul estel•lar supermassiu).

J. R. Gabel i F. C. Bruhweiler (2002) estudiaren més detalladament el nucli de l’M90. Identificaren una activitat astrogènica concentrada que s’hauria produït fa 5-6 milions d’anys.

En el 2004, Rebecca A. Koopman i Jeffrey D. P. Kenney publicaren un article sobre la morfologia de galàxies espirals de dins i de fora del Cúmul de Virgo, incloent-hi l’M90. En total, analitzaren 52 galàxies espirals del Cúmul de Virgo, de les quals tan sols un 37% eren normals quant a la llur taxa astrogènica; un 52% presentaven una astrogènesi truncada regionalment, i un 6% una taxa astrogènica baixa (anèmica), mentre que tan sols un 6% presentaven una taxa astrogènica elevada. L’M90 era classificada entre les galàxies truncades/anèmiques, un grup minoritari dins de les espirals del Cúmul de Virgo (8%). En el mateix anys, Kenney et al. (2004) estudiaren les interaccions entre 6 galàxies espirals anèmiques (entre elles, l’M90) i el medi intracumular de Virgo.

Chyzy et al. (2006)

identificaren amb radioimatges (amb freqüències de 4,85 GHz i 8,35 GHz) lòbuls simètrics que s’estenien fins a 78.000 anys-llum més enllà del disc galàctic de l’M90. Encara que els lòbuls són sovint indicatius de nuclis galàctics actius, Chyzy et al. pensaven més aviat que eren el producte d’una explosió astrogènica produïda fa uns 30 milions d’anys.

Quant a la concepció de l’M90 com un exemple de primer estadi en la transició morfològica de galàxia espiral a galàxia lenticular, aquesta va rebre un impuls amb la identificació de diversos “objectes de transició” en els llunyaníssims cúmuls galàctics Cl 0024+17 i MS 0451-03 (Moran et al. (2007)). Segons l’esquema dels partidaris d’aquesta transició, l’M90 podria ser qualificada de galàxia espiral passiva, primer pas en la conversió cap a una forma de galàxia lenticular.

L’M90 de prop

L’M90 és una galàxia ben brillant, amb una magnitud absoluta de -22. Bona part de la lluminositat es deu al nucli, però també és alimentada pel fet que la morfologia espiral és força tancada. Si bé, a una certa distància, l’M90 podria semblar una galàxia lenticular, el caràcter espiral és del tot patent vista de prop.

El diàmetre del disc és d’uns 160.000 milions d’anys-llum (un 60% superior al de la Via Làctia). No obstant, la densitat relativa de l’M90 és baixa, de manera que la massa global de la galàxia no és tan elevada com indicarien les magnituds i diàmetres aparents.

La població de cúmuls globulars al voltant de l’M90 és de vora 1000, un nombre notable per a una galàxia espiral. El sistema gravitatori de l’M90 es completa, a més, amb la galàxia irregular IC 3583. L’acció gravitatòria de l’M90 damunt l’IC 3583 es manifesta en un cert corrent de material d’aquesta petita galàxia que s’hi veu arrossegat. Però en el ball caòtic de galàxies que és el Cúmul de Virgo és difícil dir si l’IC 3583 seguirà o no el curs de l’M90 en els propers centenars de milions d’anys.

L’enorme massa que concentra el Cúmul de Virgo (que, no ho oblidem, és majoritàriament matèria fosca) provoca que els seus components puguin assolir velocitats relatives elevades, en complexos moviments de translació. L’M90 presenta una velocitat relativa elevada respecte el medi intergalàctic que l’envolta, i això genera un joc de pressions, que fa que material de l’M90 quedi enrere, retingut per aquest medi extern.

La conseqüència d’aquesta pèrdua selectiva de materials de l’M90 ha estat un empobriment del medi interestel•lar (o intradiscoïdal). És així com s’explica que els braços de l’M90 siguin llisos i no presentin els nusos propis de regions riques en H II. L’astrogènesi en els braços de l’M90 és, d’aquesta manera, molt reduïda i no trobem els punts blaus corresponents a joves cúmuls estel•lars oberts.

Hom anomena “anèmiques” a les galàxies espirals que mostren una taxa de formació d’estels baixa (comparable a la de les galàxies lenticulars o el•líptiques). Però, pròpiament, l’M90 és una galàxia espiral truncada/anèmica, és a dir que mostra senyals d’anèmia astrogènica en els braços del disc. Dins l’halo galàctic, hi ha algunes regions H II, en les quals es formen nous estels. Però l’activitat astrogènica es concentra en el nucli.

L’activitat astrogènica en el nucli també és força irregular, amb pics concentrats en el temps. Fa uns 15-30 milions d’anys, hi hagué un d’aquests pics, que s’evidencia actualment en imponents supervents galàctics (corrents de partícules) que s’endinsen en el medi intergalàctic. Aquests supervents foren el producte dels centenars de milers de supernoves que es produïren a conseqüència d’aquell pic astrogènic. Un altre indici d’aquell pic és una població d’estels supergegants de tipus A encara present en el nucli galàctic.

Més recentment, fa uns 5-6 milions d’anys, hi hagué un altre pic de formació d’estels. A resultes d’aquest pic trobem ara uns 50.000 estels de tipus O i B, concentrats en una regió d’un diàmetre mitjà de 3000 anys-llum. Encara als voltants d’aquesta regió trobem els supergegants de tipus A de l’explosió anterior.

Quant al destí morfològic de l’M90, podem pensar que es tracta d’una galàxia espiral en transició. Els braços tancats, tal com passa també en l’M64, podrien donar pas a una galàxia en la qual la morfologia espiral es perdés. En qüestió de centenars o milers de milions d’anys, l’M90 esdevindria una galàxia lenticular (S0). Aquest és, al capdavall, el destí final de totes les galàxies espirals: bé per processos interns o per col•lisions amb altres galàxies, transformar-se en galàxies el•líptiques. L’univers de galàxies, en aquesta transformació, perd la bellesa i gracilitat de la morfologia espiral.

Tagged with:
Arxivat a Ciència i Tecnologia
Ciència i Tecnologia al Twitter

Subscriviu-vos-hi gratuïtament i rebreu els nous articles al vostre correu!

RSS
RSS
%d bloggers like this: