Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M95, una galàxia espiral barrada en el Grup de l’M96

En aquest periple nostre hem conegut diversos dels grups galàctics del Supercúmul de Virgo. De fet, la setmana passada havíem arribat al Grup de l’M94 i ara ens toca visitar el Grup de l’M96, situat no gaire lluny del Triplet de Leo (del qual visitàrem, en el seu moment, l’M65 i l’M66). Són grups més o menys similars al nostre Grup Local, integrats per unes poques grans galàxies espirals i un eixam de galàxies nanes, irregulars o el•líptiques. Per anar de l’M94 a l’M95 hem de creuar una distància de 23 milions d’anys-llum (7,0 megaparsecs; 2,2•10²³ m). Aquest trajecte ens apropa en 12,5 milions d’anys-llum al centre del Supercúmul de Virgo (que ara ens queda a 28 milions d’anys-llum). Des de l’M95, l’M96 ens queda a 1,6 milions d’anys-llum, i la veiem com una nebulosa de magnitud aparent de +3,75 i un diàmetre de 2º. L’M65, situat a 5,6 milions d’anys-llum, ens apareix com a una nebulosa de magnitud de +6,2. Els nostres observadors de la Terra veuen com el nostre senyal s’allunya radialment uns 16,6 milions d’anys-llum, i tangencialment es desplaça des dels Gossos de Cacera a la constel•lació del Lleó, passant entre les potes de l’Óssa Grossa i la Cabellera de Berenice.

La descoberta i coneixement de l’M95

Charles Messier i Pierre Méchain eren dedicats de ple en aquelles nits de març del 1781 a la catalogació exhaustiva de tota nebulosa o cúmul estel•lar. La nit del 20 de març del 1781, per exemple, Pierre Méchain observa dues nebuloses properes a mig camí de les dues potes del Lleó. La primera l’anota a una posició de 158º06’23’’ d’ascensió recta i 12º49’50’’ de declinació nord.

Méchain comunicà aquestes posicions a Messier qui, la nit del 24 de març del 1781, les comprovà, anotant el següent pel que fa a la primera de les dues nebuloses:

“Nebulosa sense estel, en el Lleó, per damunt de l’estel l [53 Leonis]; la llum n’és molt feble. Ascensió recta de 158º03’05’’ i declinació nord de 12º50’21’’”.

Aquesta nebulosa ingressà en el catàleg de Messier en l’entrada 95, i així fou publicada en l’ampliació del catàleg apareguda en la Coneixença dels Temps per al 1784. No es coneix cap referència anterior a aquest objecte, d’altra banda d’una magnitud aparent molt feble (+11).

William Herschel, amb el catàleg de Messier a la mà, va observar l’objecte l’11 de març del 1784:

“Una bella i brillant nebulosa, molt més brillant en el centre que en els extrems, d’una extensió força considerable, potser de 3 o 4 minuts d’arc. El centre sembla d’ésser d’una magnitud comparable a 3 o 4 estels plegats, però no és exactament rodó; des de la part més brillant hi ha una transició sobtada a la part nebulosa, que jo definiria com a comètica”

Entre els Jay’s Astronomical Sketches hi ha aquesta imatge de l’M95. Ja William Herschel havia destacat la contraposició entre un nucli més brillant i una perifèria amb l’aspecte de cabellera comètica. En aquest dibuix fins i tot s’aprecia que en aquesta regió perifèrica hi ha una concreció en forma de barra

En el catàleg de John Herschel del 1833, l’M95 apareix en l’entrada 743, d’acord amb cinc observacions:
– 10 d’abril del 1825: “Molt feble; estès; motejat; de 30-40 segons d’arc de diàmetre; la precedeix un estel”. Aquesta observació, però, es va fer en condicions meteorològiques desfavorables, i Herschel no hi anota coordenades.
– 10 de maig del 1826: “Ascensió recta de 10h34m45,5s (aproximada) i distància al pol nord de 77º25’09’’. Molt brillant; gran; rodona; gradualment molt més brillant cap al centre; 2 minuts d’arc de diàmetre”.
– març del 1830 (sense data): “Ascensió recta de 10h34m62,2s i distància al pol nord de 77º24’04’’. Vista a través d’un núvol dens”.
– 24 de març del 1830: “Distància al pol nord aproximada de 77º26’. Feble; gran; gradualment molt més brillant cap al centre; motejada; de 3 minuts d’arc de diàmetre.
– 4 d’abril del 1831: “Brillant; rodó; força gradualment més brillant cap al centre; moteja; 150 segons d’arc de diàmetre”.

En el catàleg de Bedford, William Henry Smyth registra l’M95 en l’entrada 385, observada pels volts del març del 1836:

“Ascensió recta de 10h35m31s i declinació nord de 12º31’54’’. Una lúcida nebulosa blanca, en les costelles del Lleó, amb tan sols dos estels petits en el NO i en el NE del camp. El seu lloc és gairebé en el paral•lel del Regulus, a una distància de 9º, on forma el vèrtex sud d’un triangle gairebé equilàter amb Gamma i Delta Leonis. Aquesta nebulosa és rodona i brillant, i potser més ben definida en la vora sud que no pas en la nord, fenomen digne de remarcar, i que s’observa en la gran nebulosa d’Andròmeda, i en altres masses meravelloses.”.

El comentari de Smyth sobre l’assimetria de l’M95, comparada amb l’assimetria de l’M31, s’explica per la natura d’aquests objectes. Són objectes discoïdals, que nosaltres observem des de la Terra amb un angle d’inclinació, de manera que una de les vores és distal i l’altra proximal.

En el Catàleg General, John Herschel situa l’M95 en l’entrada 2184, amb unes coordenades de 10h36m36,7s (ascensió recta) i 77º34’22,1’’ (distància al pol nord), i la descripció de “brillant; gran; rodona; força gradualment més brillant cap al centre on hi ha un nucli.

Retratades ací per Sigfried Kohlert, l’M96 (a l’esquerra) i l’M95 (a la dreta) són les dues galàxies majors del Grup de Leo I (o Grup de l’M96). En els anys 1850, Lord Rosse caracteritzà les “nebuloses espirals”, a la categoria de les quals pertanyen tant l’M95 com l’M96

John Dreyer, en el Nou Catàleg General col•loca l’M95 en l’entrada 3351, mantenint les coordenades i definició extretes del Catàleg General.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, inclou l’M95, a la qual defineix com una “espiral de tipus phi”, és a dir d’espiral barrada:

”Un bell objecte; gairebé rodó; de 3 minuts d’arc de diàmetre. Els remolins són força febles i formen gairebé un anell complet; una banda àmplia de matèria s’estén al llarg de la nebulosa de banda a banda; és un exemple d’espiral de tipus phi. El centre és extraordinàriament brillant, i d’estructura inusual. És de 12 segons d’arc de diàmetre i sembla trinuclear; el centre del disc no és marcat per cap condensació, però en la perifèria té dos nuclis estel•lars, i una massa curta, molt brillant i lleugerament corbada”

L’M95 té forma de lletra phi, degut al fet que els braços espirals gairebé formen un anell, mentre que el bulb central té forma de barra. Autors com Curtis parlen de galàxies de tipus phi per indicar allò que en la classificació d’Edwin Hubble s’anomena “galàxia espiral barrada” (SB). D’acord amb la morfologia dels braços, l’M95 és una galàxia de tipus SBb (o SB(r)ab en la nomenclatura de Vaucouleurs). Altres, com Alan Sandage, han qualificat l’M95 de “galàxia típicament anellada”

L’M95 era una de les divuit galàxies de la llista que devia estudiar el Telescopi Espacial Hubble per determinar la constant de Hubble (i, en conseqüència, l’edat de l’univers). En el marc d’aquest estudi, Graham et al. (1997) identificaren un total de 49 estels variables presumptivament de tipus cefeid, amb períodes que anaven de 10 a 43 dies, a través de les quals estimaren, emprant la galàxia de l’Andròmeda com a referent, que l’M95 es troba a una distància d’un 10 megaparsecs.

Colina et al. (1997) estudiaren els nuclis de l’M95 i l’M61. Totes dues són galàxies espirals barrades amb un nucli galàctic amb elevada activitat astrogènica. En el cas de l’M95, la formació estel•lar té lloc de manera heterogènia en el nucli, acumulada en grumolls de 200-275 anys-llum de diàmetre.

El 16 de març del 2012, Paolo Fagotti, des de Bastia Umbra, va descobrir en l’M95 un objecte de magnitud +15. Va rebre la denominació provisional de PSN J10435372+1140177 i, quan se’n confirmà el caràcter de supernova, la denominació de SN 2102aw. De manera independent de Fagotti, l’objecte també havia estat reportat per Jure Skvarc, des de l’Observatori de Crni Vrh. La supernova fou seguida per Alessandro Dimai i, el 19 de març, Peter Brown, a través del satèl•lit Swift calculà que la magnitud ja havia pujat a +13,7, alhora que determinava que es tractava d’una supernova de tipus IIP. El pic de magnitud assolí entre el 22 i el 24 de març, amb una magnitud aparent de +12,7. Després, fins entrat el mes d’abril, restà amb una magnitud aparent de +13, i a començament de juny del 2012 encara se situava a +13,6.

El 24 de març del 2012, Franz Ferdinand Gruber retratava així l’M96 (a dalt) i l’M95 (a baix). En l’M95 distingim una supernova, que llavors assolia una magnitud aparent màxima de +12,7. La supernova se situava a uns 60 segons d’arc a l’oest i 115 segons d’arc al sud del centre de l’M95, en una regió exterior del disc galàctic.

L’M95 de prop

L’M95 retratada pel Very Large Telescope

La galàxia espiral barrada M95 té un diàmetre d’una mica més de 40.000 anys-llum. No és, doncs, una galàxia espiral gaire grossa.

Aquesta imatge de l’M95 captada pel telescopi de Mt. Lemmon, a Arizona, ens mostra l’estructura bàsica de la galàxia. El nucli més brillant és travessat per una barra, al voltant de la qual es disposa un anell de material, des del qual emergeixen els braços que conformen la major part del disc galàctic. L’aspecte el•líptic del disc es deu a la inclinació amb la qual veiem l’M95 des de la Terra

El més remarcable de l’M95 és la lluminositat del seu nucli. Té un diàmetre d’uns 1900 anys-llum. A diferència de molts nuclis de galàxies espirals, es tracta d’una regió amb una forta taxa astrogènica. Una bona part dels grumolls d’estels joves del nucli s’originaren fa 4-5 milions d’anys, quan l’acumulació de gas en el nucli assolí nivells veritablement elevats.

El telescopi d’infraroig d’Spitzer permet de remarcar els cúmuls estel•lars joves (ací, en vermell) de l’M95, escampats per l’anell i pels braços de la galàxia

Encara que l’estructura espiral de l’M95 es pot resseguir fins a l’interior del nucli en diàmetres tan propers com 26 anys-llum, aquesta espiralitat queda ofuscada en les regions centrals del disc galàctic. A banda i banda del nucli emergeix una barra d’estels relativament vells, mentre la barra és circumdada per una mena d’anell, format per estels més joves. Més enllà de l’anell, ja veiem els braços espirals típics.

El Grup galàctic de l’M96 o Grup Leo I

El Grup de l’M96 o Grup Leo I no s’ha de confondre amb el Triplet de Leo (Grup de l’M66). Aquests dos grups de galàxies es troben separats per 5 milions d’anys-llum, i tenen prou diferenciació l’un de l’altre, per bé que en algunes classificacions se’ls consideri un sol grup galàctic.

Aquesta astrofotografia de Howard Edin ens mostra el Grup de Leo I, o Grup de l’M96. D’esquerra a dreta veiem: l’NGC 3371, l’NGC 3389, l’M105, l’M96 i l’M95.

El Grup de l’M96 s’estructura al voltant d’una sèrie de galàxies espirals: l’M96, l’NGC 3384, l’NGC 3489, l’M95, l’NGC 3412 i l’NGC 3299. Aquestes galàxies totes són barrades, per bé que l’M96, l’NGC 3299 i l’NGC 3489 tinguin trets de transició cap a les galàxies espirals bulbars. També és membre del grup les galàxies el•líptiques M105 i NGC 3377, amb unes dimensions comparables a les de les espirals. A banda d’aquestes 8 galàxies de dimensions mitjanes, cap d’elles massa grossa, n’hi ha una quinzena llarga de galàxies nanes, algunes d’elles satel•litzades.