Després de visitar tres galàxies de dos grups galàctics diferents (l’M94, l’M95 i l’M96) i just abans d’emprendre un nou viatge al cúmul galàctic de Virgo, ens toca retornar a la nostra Via Làctia per visitar una “nebulosa planetària”, l’M97, coneguda com la Nebulosa de l’Òliba. Aquesta nebulosa és el resultat d’una erupció d’un estel gegant que tingué lloc fa uns quants mil•lennis, i que ara ha condensat en un estel blanc envoltat de gas i pols. Per anar de l’M96 a l’M97 hem de fer, doncs, un trajecte de 31 milions d’anys-llum (9,5 megaparsecs; 2,9•1023 m). Deixem enrere, doncs, el Grup de Leo I, i posem rumb al nostre Grup Local de Galàxies i, concretament, a la Via Làctia. Ataquem la Via Làctia des de l’hemisferi nord de l’halo, i posem rumb a la zona del Braç d’Orió on es troba el nostre propi Sistema Solar, per bé que tirem cap a la part externa del Braç, prop de l’espai interbraquial que el separa del Braç de Perseu. No cal que ens endinsem gaire en el disc galàctic per arribar al nostre objectiu, una nebulosa blavosa i arrodonida, que s’assembla remotament al cap d’una òliba. El nostre senyal, per als observadors de la Terra, s’ha desplaçat gairebé en el meridià celeste, des de la constel•lació del Lleó a la de l’Óssa Grossa.
Descoberta i coneixement de l’M97
Aquest objecte apareix registrat per primera vegada per Pierre Méchain, el 16 de febrer del 1781. Méchain computà per a la nebulosa unes coordenades de 161º18’40’’ d’ascensió recta i de 56º13’30’’ de declinació nord.
Dins de la constel•lació de l’Óssa Major, l’M97 es troba a prop de Merak, un dels estels que configura el Carro o la Cullera
Méchain comunicà a Messier aquesta descoberta. Messier, segons sembla, mai no va arribar a observar-la personalment, sinó que es limità a consignar-la amb data del 24 de març:
“Nebulosa en la gran Óssa, prop de Beta Ursae Majoris. És difícil de veure, segons reporta el senyor Méchain, especialment quan hom il•lumina el fil micromètric. És de llum feble, i sense cap estel. Prop d’aquesta nebulosa, Méchain també ha vist una altra [l’M108, segons l’ampliació del catàleg d’Owen Gingerich], de posició encara no determinada, i una tercera que es prop de la Gamma de l’Óssa gran [l’M109, segons l’ampliació citada]. És de 2 minuts d’arc de diàmetre”.
En l’edició del catàleg en la Connoissance des Temps l’objecte apareix en l’entrada 97. Les coordenades indicades són les computades per Méchain el 16 de febrer del 1781, però s’escolà una errata en la dada de declinació, amb l’apunt d’A (austral). Aquesta errada és inconseqüent, ja que en referir l’objecte a la constel•lació de l’Óssa Major, qualsevol lector podia identificar que la dada de declinació (56º13’30’’) es referia a una latitud celeste boreal, i no pas austral.
William Herschel registrà tres observacions de l’M97:
– en el 1789, l’observà amb el telescopi de 20 peu. Indica que “és considerablement brillant, globular, de llum uniforme, amb una vora progressiva de no gaire extensió; el conjunt fa 3 minuts d’arc de diàmetre”.
– en el 1799, indica que l’objecte no és visible amb el llargavistes de 7 peus de longitud focal.
– en el 1805, l’observa amb el telescopi gran de 10 peus, però quan “la constel•lació [l’Óssa grossa] és massa baixa respecte de l’horitzó”, de manera que l’M97 tenia “l’aparença d’una nebulosa feble”.
En el 1811, Herschel inclou l’M97 (“una nebulosa rodona i molt brillant d’uns 3 minuts d’arc de diàmetre; de llum gairebé uniforme, i amb un marge no ben definit de no gaire extensió) en una llista de “nebuloses rodones que són de llum gairebé uniforme”. Herschel addueix aquestes nebuloses com una evidència en favor de la idea “que la matèria nebulosa és en cert grau opaca”. En primer lloc, indica, nebuloses que l’M97 són rodones, “és a dir que la matèria nebulosa que les integra es recull en un compàs globular”. En segon lloc “són una llum d’intensitat gairebé uniforme excepte just en les vores”.
En el 1818, d’acord amb les observacions del 1789, William Herschel estimà la “profunditat” de l’objecte:
“La profunditat de l’M97 és troba més enllà de la capacitat de resolució del telescopi de 20 peus focals. Ha d’ésser, doncs, un objecte prou distant, d’un ordre no inferior a un ordre de 980”.
En realitat, l’M97 no és un objecte tan llunyà com el suposava William Herschel. D’altra banda, la natura opaca de la nebulositat de l’M97 es deu en bona mesura al fet que el material es concentra en un radi un xic inferior a 1 any-llum.
En aquesta imatge de Sabin Fota, l’M97 apareix en la part central inferior, en forma d’un taca rodona i blavosa. En la imatge també apareix la galàxia espiral M108
John Herschel inclou l’M97 en l’entrada 838 del seu catàleg del 1833, d’acord amb una observació feta el 10 de febrer del 1831. Com a coordenades assenyala una ascensió recta de 11h04m49,4s i una distància al pol nord de 34º03’52’’. El descriu com “un disc nebulós i uniforme, de 19 segons d’ascensió recta de diàmetre (=2,7 minuts d’arc)”. Afegeix que “és força rodó, molt brillant; no nítidament definit, però molt sobtadament s’esvaeix per les vores en la foscor”. Herschel, que titlla l’M97, de “objecte molt extraordinari”, hi afegeix un dibuix.
William Henry Smyth també afegeix un dibuix propi en l’entrada 402 del catàleg de Bedford, dedicada a l’M97. Observat pels volts del març del 1837, i a unes coordenades de 11h05m24s d’ascensió recta i 55º52’12’’ de declinació nord, aquest és el seu comentari:
“Una gran nebulosa planetària, o col•lecció globular de matèria nebulosa, trobada per Messier el 1781, en el flanc de l’Óssa gran, amb diversos estels en el camp, un dels quals és ben a prop. Es troba a uns 2º al SE de Beta Ursae Majoris, Merak, i just al sud d’una línia imaginària des de Beta a Gamma Ursae Majoris. Aquest objecte ben singular és circular i uniforme, i després d’una llarga inspecció sembla una massa condensada de llum atenuada, d’una mida aparent com la de Júpiter. Les coordenades que indico les vaig obtindre a partir d’una diferenciació de Psi Ursae Majoris, d’acord amb el diagrama adjunt”.
En el 1844, William Parsons, lord Rosse, va observar l’M97 a través del seu telescopi de 3 peus d’obertura. Lord Rosse comparà el seu dibuix amb el fet per John Herschel més de deu anys abans, i remarcà que en tots dos apareixia un estel en el centre. Aquest i d’altres estels que apareixen en la nebulosa són en realitat estels interposats de camp.
L’11 de març del 1848, Lord Rosse dibuixava així (en negatiu, el blanc del fons representa el negre) l’M97. En aquest dibuix consigna dues perforacions i una certa morfologia espiral. A partir d’aquesta representació, l’M97 es guanyà el mal nom de “nebulosa de l’òliba”.
El reverend Thomas William Webb també va dibuixar l’M97 en diferents moments de les dècades dels anys 1840 i 1850. A partir d’aquests dibuixos i, en comparació amb els fets per John Herschel i Lord Parsons en va fer aquesta descripció:
“És una nebulosa planetària pàl•lida i gran. Es tracta d’un objecte ben remarcable. Per exemple, si admetem el diàmetre estimat per John Herschel, de 2’40’’, si l’objecte es trobés a una distància comparable a la de 61 Cygni [10,3 anys-llum segons l’estimació de Friedrich Wilhelm Bessel, del 1838], tindria un diàmetre real 7 vegades superior a la de l’òrbita de Neptú [en realitat, avui sabem que l’M97 es troba a més de 200 vegades la distància de 61 Cygni, i que el seu diàmetre real és vegades gairebé 2 milions de vegades superior a l’òrbita de Neptú]. John Herschel hi va veure una llum gairebé uniforme, per bé que amb una vora atenuada, i feblement bicentral. El comte de Rosse, al contrari, hi ha veure dues grans perforacions (i d’ací el nom de Nebulosa de l’Òliba) i una estructura espiral indiferenciada. Abans del 1850, hi havia un estel en cada obertura. De llavors ençà, tan sols una”.
En el 1848, Lord Rosse, en un nou dibuix de l’M97, remarcava la presència de “dos estels considerablement separats en la regió central” i una “penombra fosca al voltant de cada disposició espiral, amb estels com a centres aparents d’atracció”. Lord Rosse s’inclinava a pensar que aquests estels formaven part de la nebulosa, i que la il•luminaven.
Thomas Romney Robinson, en el 1848, emprant el telescopi de 6 peus de Lord Rosse, descrivia l’M97 com “un grup molt intricat d’arcs espirals disposat al voltant de dos centre estel•lars, que recorda en conjunt el rostre d’un mico”.
En el Catàleg General, John Herschel col•locà l’M97 en l’entrada 2343, fent-hi referència tant al seu dibuix del 1833 com al dibuix de Lord Rosse publicat el 1850. Amb coordenades del 1860, s’indica una ascensió recta de 11h06m34,8s i una distància al pol nord de 34º13’38,2’’. Se la descriu com “molt remarcable; nebulosa planetària; molt brillant; molt gran; rodona; molt i molt gradualment primer, i després molt sobtadament més brillant cap al centre; 2,7 minuts d’arc de diàmetre”.
El fill de William Parsons, Lawrence, conegut abans de la mort del pare com a Lord Oxmantown, també s’ocupà de l’M97 i d’una possible evolució secular. Així, indicà que “antigament s’hi veien fàcilment dos estels en aquesta nebulosa; des del 1850 tan sols se n’havia vist una, la qual, alhora, ja no ha estat observada des de l’abril del 1864”. Posteriorment, s’ha comprovat que aquests estels són estels de camp, no vinculats físicament a la nebulosa.
L’M97 és una de les nebuloses estudiades espectroscòpicament per William Huggins (1866):
“L’espectre consisteix en dues línies brillants habitualment presents. És dubtosa l’existència d’un espectre continu, per bé que en una o dues ocasions se’n sospità un de feble”.
Implícitament, Huggins reconeixia que l’M97 consistia essencialment en un núvol de gas.
En el Nou Catàleg General, John Dreyer situa l’M97 en l’entrada 3587, però més enllà de la referència a Méchain com a descobridor, manté les descripcions de Herschel en el Catàleg General.
Heber Curtis fotografià l’M97 amb el telescopi reflector Crossley de l’Observatori de Lick (a un augment de x4, i amb un temps d’exposició de 4 hores i 12 minuts):
“La Nebulosa de l’Òliba presenta un estel central de magnitud visual de +14 i fotogràfica de +12. L’oval central més brillant es troba a un angle de posició de 12º, i el diàmetre per aquesta línia és de 199 segons d’arc; a un angle recte d’aquesta direcció el diàmetre és de 203 segons d’arc fins a l’exterior dels remolins. A banda dels remolins exteriors tots els detalls estructurals són vagues i indistints”.
Fotografies posteriors descartaren que les estructures espirals descrites per Lord Parsons o pel mateix Curtis tinguessin res a veure amb les nebuloses (galàxies) espirals. D’altra banda, l’aparença discoïdal de l’M97 va fer que com suposés que es tractava d’un objecte globular. No obstant, la comparació amb altres nebuloses planetàries, suggereix que es tracta d’una coberta toroïdal cilíndrica, que es troba respecte del pla de visió de la Terra, en un angle oblic. Així doncs, els “ulls de l’Òliba” consistirien en els extrems dels cilindre, pobres en materials, i corresponents a les regions polars de la nebulosa. La vora exterior es correspon a un material nebulós de menor ionització que embolcalla la coberta.
L’estimació de la distància de les nebuloses planetàries no ha estat una cosa fàcil. Ja hem vist com William Herschel considerava una distància molt elevada (1000 vegades superior a la dels estels típics de magnitud +1). Alguns autors, per exemple, estimaren per a l’M97 distància de més de 10.000 anys-llum, mentre que d’altres estimaren valors de 1.300 anys-llum. Kerber et al. (2003) feren un esforç per compilar les posicions i distàncies de més de 1000 nebuloses planetàries de la nostra galàxia, inclosa l’M97 (que estimaven a uns 2030 anys-llum de distància).
Cuesta & Phillips (2000) estudiaren imatges d’infraroig de l’M97, i proposaren una estructura de quatre capes:
– una primera, la més interna, amb forma de barril, i responsable de l’emissió de més alta excitació.
– una segona més uniforme i esfèrica, CSCI.
– una tercera també uniforme i de simetria esfèrica, CSCII.
– un halo de menys intensitat, CSCIII.
Guerrero et al. (2003), a través de dades espectroscòpiques, proposaren un model estructural de l’M97 de tres capes. La capa interior és la més pregona, i la que presenta una cavitat bipolar en el seu eix major; la capa exterior recobreix la primera i s’expandeix amb ella; mentre que la tercera consisteix en un halo de contacte amb el medi interestel•lar.
Emprant imatges del telescopi orbital d’infraroig Spitzer, Bilíkova et al. (2012) estudiaren els estels centrals de 72 nebuloses planetàries, entre elles l’M97. En el cas de l’M97 aconseguiren la resolució individual del nan blanc, i comprovaren la pràctica absència de disc circumstel•lar.
L’M97 de prop
El fet que en l’M97 dominin les tonalitats verdoses, fa que la magnitud aparent visual de l’objecte sigui superior a la magnitud aparent fotogràfica
L’aproximació a la nebulosa de l’M97 ens permet de capir la morfologia d’aquesta formació gasosa. En general, té una forma de globus escapçat per tots dos pols.
La nebulosa s’ha format com a conseqüència de l’ejecció de materials per part d’un estel gegant fa uns 10.000 anys. De fet, donada la natura taquiònica del nostre viatge, nosaltres veiem l’M97 tal com es podrà veure des de la Terra d’ací a 2000 anys. Això vol dir que nosaltres la veiem una mica més expandida que no pas la capten els telescopis de la Terra. No gaire més, és clar. El ritme de creixement de la nebulosa (d’expansió de la coberta més exterior) és de 27-39 km•s-1, amb la qual cosa equival a 1,9•1012 m en 2000 anys, que no és més que un 0,02% del radi de la coberta exterior.
L’estel gegant ha col•lapsat, com a resultat de l’ejecció, en un nan blanc. Recordem que diem que un estel és gegant o nan d’acord amb el diàmetre. Pel que fa a la massa, l’estel que donà lloc a la nebulosa encara reté 1,4•1030 kg. El material nebulós, oposadament, té una massa de 3•1029 kg, la qual cosa vol dir que l’ejecció de material s’endugué menys d’un 20% de la massa estel•lar originària.
La densitat de la nebulosa és inferior a 0,1 partícules per metre cúbic. Consisteix bàsicament en gasos: hidrogen, heli, nitrogen, oxigen, sofre.
Amb la nostra nau creuem progressivament les capes d’aquesta nebulosa. Creuades, ja podem contemplar el nan blanc que constitueix el seu centre. Té una magnitud absoluta 100 vegades superior a la del Sol, i una temperatura efectiva superficial de 123.000 K. Els nans blancs, són petits de mida, estels degenerats, però enormement densos i radiants.
Des de la Mediterrània 
Estrelles i galàxies: M106, M97 i M108 http://www.astroemporda.net/2012/04/estrelles-i-galaxies-m106-m97-i-m108/