Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M98, una nebulosa espiral del Núvol N del Cúmul de Virgo

Després de visitar la Nebulosa de l’Òliba, en la nostra pròpia galàxia, hem de fer de trillar de nou camins intergalàctics. Concretament, un que ja hem transitat, el que uneix el nostre Grup Local de Galàxies amb el Cúmul de Virgo, perquè ara hi hem de tornar per tal de visitar una galàxia espiral, l’M98. Deixem el disc de la Via Làctia per la cara nord, i volem, doncs, a través d’un espai de 44,4 milions d’anys-llum (13,6 megaparsecs; 4,20•1023 m), per a arribar (des del nostre punt de mira) a la regió proximal del Cúmul de Virgo, concretament al Núvol N, estructura que tendeix a fondre’s amb el sector Virgo A. Tot i el viatge emprès, encara som a 9,4 milions d’anys-llum del Centre del Cúmul, la qual cosa ens ve a refermar-ne la grandiositat ja percebuda en estades anteriors. Des del punt de vista dels nostres observadors de la Terra, a banda de la component radial (de pràcticament el 100% del desplaçament), tangencialment ens hem desplaçat des de l’Óssa Grossa fins a la Cabellera de Berenice, tot seguint una línia no gaire separada del meridià celeste.

Descoberta i coneixement de l’M98

La nit del 15 de març del 1781, Pierre Méchain tornà a enfocar el telescopi a la regió situada entre les constel•lacions de la Verge i de la Cabellera de Berenice, en la qual ell i Messier havien identificat una acumulació notable de nebuloses. En aquesta nova exploració, Méchain trobà tres nebuloses no observades prèviament.

El 13 d’abril del 1781, seguint indicacions de Méchain, Messier va determinar-ne la posició i característiques. Pel que fa a la primera diu el següent:

Nebulosa sense estel, d’una llum extremadament feble, per damunt de l’ala boreal de la Verge, en el paral•lel i prop de l’estel 6 Comae Berenices, de magnitud +5. Ascensió recta de 180º50’49’’ i declinació nord de 16º08’15’’.”.

Carta bidimensional del Cúmul de Virgo tal com se’l veu des de la Terra. L’M98 queda pràctica en la intersecció entre el meridià de 12h15m d’ascensió recta i el paral•lel de 15ºN de declinació

Aquest objecte, doncs, quedà registrat en el catàleg de Messier en l’entrada 98. A partir de la consulta del catàleg, William Herschel, en va fer una observació el 30 de desembre del 1783: “una nebulosa, gran, estesa i bella”.

Si comparem les descripcions de Messier i de Herschel trobem, doncs, discrepàncies. El mateix Herschel provà d’explicar-les:

Si atenem a la descripció de Messier, sembla que aquest cavaller no n’hagi vist la totalitat, ja que febles ramificacions s’estenen més d’un quart de grau, de la qual cosa no deixa constància. Prop del centre hi ha uns pocs estels visibles, i més de sospitats. El meu camp de visió no cobreix tota la nebulosa”

Herschel va adjuntar una figura de l’M98. Certament, els aparells de Herschel eren més potents que els de Messier, que tenia prou amb l’equipatge típic d’un “caçador de cometes”. Herschel encara en va fer una altra observació el 14 de gener del 1787: “molt brillant; molt estesa; més de 15 minuts d’arc de llargada, amb un nucli brillant en el centre”.

Jeremy Perez dibuixava així el 2009 la galàxia M98, de no manera no gaire diferent a com l’havia vist Herschel en el 1783. En canvi, Messier, en el 1781, únicament havia percebut el centre més lluminós, la qual cosa el portava a descriure-la com una nebulosa arrodonida. En realitat es tracta d’una galàxia espiral que veiem gairebé de perfil. Encara que Herschel va afirmar que l’objecte era resoluble en regions centrals, fins el segle XX hom no va disposar d’instrumental per confirmar el caràcter estel•lar de l’M98.

John Herschel, en el catàleg publicat en el 1833, va introduir l’M98 en l’entrada 1132, a partir de quatre observacions:
– 3 d’abril del 1826: ascensió recta de 12h05m08s i distància al pol nord de 74º08’12’’. “Brillant; força ben estesa; té l’aspecte d’un raig, amb un angle de posició de 70º SE-NW; molt més brillant cap al centre fins a constituir-hi gairebé un nucli; llargada de 10 minuts d’arc; en el camp telescòpic entra 6 Comae, bisectada pel fil horitzontal”.
– 23 d’abril del 1832: “força brillant; molt sobtadament més brillant cap al centre fins a un nucli; és un llarg raig amb un angle de posició de 153º; llargada de 8-10 minuts d’arc; amplada de 30 segons d’arc”.
– 26 d’abril del 1832: distància al pol nord de 74º09’16’’. “Brillant; gran; força ben estesa; força sobtadament més brillant cal al centre; precedeix 6 Comae en uns 30 minuts d’arc d’espai”.
– 28 d’abril del 1832: “brillant; gran; molt estesa en angle de posició 152,1º; força sobtadament molt més brillant cap al centre; longitud de 8-10 minuts d’arc; objecte bell”.

En el catàleg de Bedford, William Henry Smyth refereix l’M98 en l’entrada 435, assignat a la constel•lació de la Verge, i amb unes coordenades d’ascensió recta de 12h06m01s i una declinació nord de 15º47’12’’. Observada pels volts de l’abril del 1837, aquesta n’és la descripció:

Nebulosa bella i gran, per bé que força pàl•lida, entre l’ala esquerra de la Verge i la cua del Lleó; amb l’estel brillant 6 Comae Berenices seguint-la, en el camp adjacent, exactament en el mateix paral•lel. Messier, que la va descobrir en el 1781, la registrà merament com una ‘nebulosa sense estel, amb un llum extremadament feble’, però si hom la mira fixament brilla cap al centre. És elongada, en la direcció de dos estels, un al NO de l’objecte i l’altre al SE; hi ha un altre estel en el quadrant NE, ben a prop. La posició la vaig diferenciar amb Beta Leonis, estel que segueix en 6,5º en la direcció d’Arcturus; rau en la vora de la vasta regió de nebuloses que adorna l’ala de la Verge”.

En el Catàleg General, John Herschel col•loca l’M98 en l’entrada 2786, amb coordenades, per a l’any 1860, de 12h06m40s (ascensió recta) i 74º19’1,2’’ (declinació nord). Se la descriu com a “brillant; molt gran; força ben estesa amb un angle de posició de 152,1º; força sobtadament molt més brillant cap al centre”.

En el 1876, Hermann Carl Vogel, en el seu catàleg de posicions de nebuloses i cúmuls estel•lars situats a declinacions entre 9º30’N i 15º30’N, inclou l’M98, del qual afegeix un dibuix.

John Dreyer, en la revisió del Catàleg General del 1877, adjunta el dibuix de Vogel a l’entrada 2786, corresponent a l’M98.

En el Nou Catàleg General, Dreyer situa l’M98 en l’entrada 4192 i en reconeix Méchain com el descobridor.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, inclou l’M98, del qual fa la següent descripció:

És una espiral oberta i elongada, de 8×2 minuts d’arc, amb un angle de posició de 150º. Nucli estel•lar i brillant; condensacions gairebé estel•lars. Hi ha efectes d’absorció en el costat est.”.

Amb un angle d’orientació del pla galàctic força tancat en relació a la perspectiva de visió des de la Terra, no és fàcil percebre el caràcter espiral d’aquesta nebulosa. Els dibuixos de Vogel o les fotografies de Curtis, però, ja confirmaren aquest caràcter fa més de cent anys

Com ja hem dit, els mateixos Méchain i Messier, eren conscients de l’acumulació de nebuloses entre l’ala nord de la Verge i de la Cabellera de Berenice. La confirmació del caràcter físic d’aquest cúmul de nebuloses, en realitat galàxies, no arribà fins després dels anys 1920, amb els estudis d’efecte Doppler, dels quals Edwin Hubble en fou pioner. Però la pertinença de l’M98 a aquest Cúmul de Virgo ha estat controvertida. L’M98 posseeix una velocitat radial, respecte del nostre Sistema Solar, de 142 km•s-1, d’aproximació, de manera que les línies espectrals de la llum d’aquesta galàxia pateixen un desplaçament cap al blau. Per autors com Phillip Holmberg això podria indicar que l’M98 seria, en realitat, una galàxia espiral situada força més enllà del Cúmul de Virgo, al qual seria senzillament associada per un efecte òptic. Per altres autors, l’M98 seria realment un membre del Cúmul de Virgo, i aquesta velocitat peculiar no és més que el resultat de les complexes interaccions gravitatòries entre les galàxies d’un cúmul tan i tan dens.

Que l’M98 s’orienti amb un angle tan tancat, l’ha fet una nebulosa espiral d’interès. Gràcies a aquesta orientació, resulta més fàcil d’estudiar el comportament del disc galàctic, la natura de les nebuloses fosques o d’absorció. D’altra banda, aquestes mateixes nebuloses interfereixen en l’estudi òptic del bulb galàctic, que apareix més rogenc que no pas és en realitat. Recentment, autors com Erwin i Debattista (2013) han fet un repàs de galàxies espirals amb aquesta orientació tancada (o de trascantó), entre d’altres l’M98, per tal de detectar i mesurar l’estructura tridimensional dels bulbs galàctics.

L’M98 és una de les 30 galàxies del Cúmul de Virgo que F. Schöniger i Y. Sofue van incloure en un estudi publicat en el 1997 sobre la relació Tully-Fisher de les línies espectrals de CO i HI, que venia a confirmar el gruix considerable del Cúmul.

Terashima et al. (2000) estudiaren, entre d’altres, l’M98 com a exemple de galàxia amb un nucli de tipus LINER-2. La caracteritzaren com un nucli de transició, és a dir amb una composició de regió H II i de component LINER (regió amb línies d’emissió nuclear de baixa ionització).

Duc & Bornaud (2008) inclogueren l’M98 en un estudi de “falses galàxies fosques”, identificant-ne els efectes de les interaccions passades i presents amb altres galàxies. D’aquesta manera calcularen que, fa uns 750 milions d’anys, l’M98 i l’M99 haurien entrat en un procés d’interacció (o ‘assetjament’ mutu).

L’M98 ha estat una de les 2096 galàxies estudiades del camp de 4ºx4º del cel que cobreix el Cúmul de Virgo, en el marc del Herschel Virgo Cluster Survey (HeViCS), que ha donat lloc a treballs com el de Davies et al. (2011), que ofereix detalls de la composició de les galàxies.

L’M98 de prop

La galàxia M98

Efectivament, l’M98 és una galàxia espiral del Cúmul de Virgo. Forma part, però, d’un núvol relativament perifèric de galàxies, situat de manera proximal (en relació a la nostra Via Làctia). Els núvols del Cúmul de Virgo es caracteritzen per una major abundància de galàxies espirals que, en canvi, en els sectors més centrals són absorbides (literalment) per galàxies lenticulars i el•líptiques gegants. Tot i ser en la perifèria del Cúmul de Virgo, el cert és que la concentració del medi intergalàctic ja és força més elevada que la que hem experimentat dins del nostre Grup Local de Galàxies.

En aquesta imatge del Telescopi Orbital Hubble, que ens mostra la regió central de l’M98, podem apreciar el joc d’enfosquiments que produeix el material del disc damunt de la llum del bulb galàctic

Encarem l’M98 des d’un angle que és, si fa no fa, similar al que s’observa des de la Terra (uns 74º). De fet, fins que no hi som a prop, no podem fer-nos una idea clara de l’estructura d’aquesta galàxia. Es tracta d’una galàxia espiral intermèdia, amb uns braços no gaire separats i sense la presència d’una estructura anul•lar al voltant del bulb, que té forma d’el•lipsoide lleugerament elongat.

D’acord amb la dinàmica galàctica, que presenta una velocitat màxima de rotació de 236 km•s-1, se’n dedueix una massa total de 1,5•1041 kg (8,5•1039 kg són en forma de núvols d’hidrogen neutre; 1,7•1038 ho són en forma de pols). En comparació, la nostra Via Làctia és 10 vegades més massiva. L’M98 fa un diàmetre de 120.000 anys-llum, fins i tot un xic superior al de la nostra Via Làctia. La raó, doncs, de la massa relativament petita de l’M98 cal trobar-la en la baixa densitat i volum del bulb.

De totes formes, el bulb de l’M98 conté un nucli actiu de tipus intermedi, amb característiques combinades de galàxia de tipus LINER amb una riquesa relativa d’hidrogen parcialment ionitzat (regió H II).

L’M98 no presenta signes de gran disrupció. Tot i així encara són presents els signes d’interaccions menors amb altres galàxies. En l’actualitat, l’M98 es troba en una trajectòria que l’allunya de les regions centrals del Cúmul de Virgo, però eventualment arribarà al punt de periapsis, a partir del qual tornarà a caure en regions certament hostils per a una galàxia espiral tan gràcil.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: