Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M103, un cúmul obert de més de 100 estels, de 25 milions d’anys d’antiguitat

Si haguéssim de seguir fil per randa el catàleg de Messier tal com aparegué en darrera revisió publicada, del 1781, l’M103 seria el darrer objecte a visitar. Fins i tot, ens podríem haver quedat en l’M101, com l’últim objecte del catàleg en el qual s’expliciten les coordenades astronòmiques. No obstant, ja que hem fet l’esforç de seguir fins a l’M102, haurem de fer-ho també amb l’M103. A més, l’M103 és un objecte de la nostra pròpia galàxia, la qual cosa ens permetrà decidir millor, la setmana vinent, si hem de suspendre o no el nostre periple i retornar ja a la Terra. Per anar de la galàxia M102 (NGC 5866) al cúmul obert de l’M103, de la galàxia de la Via Làctia, hem de recórrer 45 milions d’anys-llum (14 megaparsecs; 4,3•1023 m). Abandonem, doncs, el Grup Galàctic de l’M102 i, bo i deixant enrere, successivament, Grups Galàctics com els de l’M51/M63 o el de l’M101, quedem a les envistes del nostre Grup Local, en el qual entrem, per adreçar-nos a la Via Làctia, a la qual entrem per la cara nord del disc. El nostre destí, l’M103, es troba en la meitat exterior del Braç de Perseu, a una distància de 33.000 anys-llum respecte del centre de la Via Làctia. En passar de l’M102 a la Via Làctia, ens hem allunyat en 9 milions d’anys-llum respecte del centre del Supercúmul de Virgo, per quedar-hi a una distància de 53,8 milions d’anys-llum. Des de la perspectiva dels observadors de la Terra, òbviament, ens hi hem apropat força, i ara quedem a 8.500 anys-llum de casa, una escopinada en l’escala galàctica. D’altra banda, per als observadors que ens segueixen des de la Mediterrània, no hem abandonat el cel circumpolar, i tot just hem passat de la constel•lació del Drac a la de la Cassiopea, bo i creuant la d’en Cefeu.

Descoberta i coneixement de l’M103

En les entrades del catàleg, Charles Messier fa constar, juntament amb la descripció, les coordenades celestes i la data d’observació. En la versió del 1781, que havia de resultar l’edició “definitiva” del catàleg de Messier, no obstant, no apareixen les coordenades de les entrades 102 i 103. En el cas de l’M103, s’anota que l’objecte ha estat comunicat per Pierre Méchain. Hom suposa que Méchain l’hauria descobert el març o l’abril del 1781. Les preses per enllestir el catàleg per incloure’l en el volum corresponent de la “Coneixença de la Natura”, van fer que no es determinés amb precisió les coordenades de l’objecte. Així, doncs, únicament apareix aquesta descripció:

(Méchain). Cúmul d’estels entre Èpsilon i Delta de la cama de Cassiopea”.

Els cinc estels principals de Cassiopea formen una mena de W, interpretada com la reina d’Etiòpia reclinada, amb el cap situat a Beta Cassiopeiae i el peu a Èpsilon Cassiopeiae. L’M103 es troba en la línia que uneix Delta Cassiopeiae i Èpsilon Cassiopeia, més a prop de la primera que no pas de la segona

Ja editat el catàleg, Messier degué treballar en la determinació de les coordenades de l’M103. Escrit a mà, en la còpia personal del catàleg, apareix la següent anotació: ascensió recta de 20º i declinació nord de +61º. No tenen la precisió pròpia de les coordenades de les entrades del catàleg, que arriben a determinar al nivell del minut d’arc i, sovint, al del segon.

William Herschel, doncs, en la còpia de la Coneixença de la Natura per al 1784 que contenia al catàleg actualitzat de Messier, no podia llegir més que una descripció de la posició de l’M103. Amb tot, no té més que resseguir la línia entre Delta Cassiopeiae i Èpsilon Cassiopeiae, per topar amb l’objecte en una observació del 8 d’agost del 1783:

Són 14 o 16 estels força grans amb un gran nombre d’extremadament petits. Dos dels més grans són estels dobles, un de primera classe i l’altre de segona classe. L’ocular compost mostra uns pocs més que es poden prendre com a part del cúmul fins arribar a una vintena. Excloc un bon nombre d’estels escampats, ja que altrament no sabria on parar”.

La descripció encaixa amb la d’un cúmul obert, de límits imprecisos. Alhora, els estels que apareixen en el cúmul poden ésser membres reals del cúmul o estels interposats. Herschel esmenta dos estels dobles, però no els inclou en el seu catàleg particular d’estels dobles. Com que el cúmul estel•lar apareixia en el catàleg de Messier, tampoc assigna a l’objecte sencer una entrada en el seu catàleg de cúmuls estel•lars.

En el Catalogus novus stellarum duplicium (1827), de Friedrich George Wilhelm von Struve, l’entrada 131 es correspon a un dels dos estels dobles descrits per William Herschel en l’M103. De fet, Struve 131 és l’estel més brillant en els dibuixos i fotografies de l’M103.

Astrofotografia de l’M103 per Art Cole. L’estel més brillant de la imatge, en la part superior del cúmul, és l’estel doble Struve 131. En realitat, Struve 131 és un estel interposat, que no pertany físicament a l’M103

En el catàleg de John Herschel, l’M103 és descrit en l’entrada 126, per bé que únicament hi apareix una referència a l’entrada 131 del catàleg d’estels dobles de Struve. S’hi anoten dues observacions:
– 29 de setembre del 1829: “ascensió recta de 01h21m58,9s i distància al pol nord de 30º11’18’’. Un cúmul bell, rodó, ric, força irregular; de 6 o 8 minuts d’arc de diàmetre; estels de magnitud +10 i +11, un dels quals fou registrat per Struve”.
– 27 d’octubre del 1829: “ascensió recta de 01h21m65,7s i distància al pol nord de 30º11’42’’. L’estel principal [Struve 131] es troba en un cúmul de classe VI o VII, de 8 minuts de diàmetre, que té un estel molt vermell prop del centre; estels de magnituds +9 a +12.

En el catàleg de Bedford, William Henry Smyth dedica explícitament l’entrada 55 a l’M103. L’assigna a la constel•lació de Cassiopea, amb unes coordenades de 01h22m41s d’ascensió recta i 59º51’36’’ de declinació nord. D’acord amb observacions fetes pels volts d’agost del 1837:

Un nítid estel doble en un cúmul, en el genoll de Cassiopea, a 1º al NE de Delta Cassiopeiae. L’estel doble és integrat per un estel A, de magnitud +7, i de color de palla, i un estel B, de magnitud +9, i de color blau fosc. És un grup amb forma de ventall, que divergeix a partir d’un estel fort del quadrant NE. El cúmul és brillant a partir de l’esquitx d’una vintena dels seus membres més grans, els quatre principals dels quals són de magnitud +7 a +9; i sota el més gran, en el SE, hi ha un estel de magnitud +8, que podria ésser l’esmentat en l’entrada 126 del catàleg de John Herschel del 1833. La meva atenció a aquest objecte la crida en primer lloc veure-la entre els ‘acervi’ de Struve, però aviat vaig trobar que era també el n. 103 que Messier descriu tan vagament, entre Delta i Èpsilon Cassiopeiae, per bé que és força proper a Delta, en el genoll de la Senyora.

En el Catàleg General, John Herschel, dedica l’entrada 341 a l’M103, incloent-hi referències al seu propi catàleg del 1833 (entrada 126) i al catàleg de Struve (entrada 131). Se’l descriu com un “cúmul brillant, rodó, ric, força gran; estels de magnitud +10 a +11”.

En el Nou Catàleg General, John Dreyer col•loca l’M103 en l’entrada 581.

Harlow Shapley considerà que l’M103 era un cúmul pobre i diluït. Això el situava en la categoria ‘d’, anàloga a la classe VI de William Herschel. Shapley, fins i tot, en dubtà de l’existència física, i suggerí que podia ésser una agrupació accidental d’estels físicament desvinculats situats a distàncies diferents. Aquesta és, de fet, la situació de l’M40.

L’anàlisi del moviment propi dels estels ha permès fer estudis sobre el caràcter físic de l’M103. S’ha calculat un moviment propi comú que, en component radial respecte de la Terra, és d’un apropament de 37 km•s-1. D’aquesta manera, hom ha comprovat que l’M103 és un cúmul obert real, situat a uns 8.000-10.000 anys-llum, la qual cosa el fa un dels cúmuls oberts catalogats per Messier més llunyans de la Terra. Ara bé, no tots els estels associats a l’M103 són membres del corresponent cúmul obert. El no-membre més destacat és Struve 131. Per contrast, alguns estels de la perifèria (dels quals William Herschel dubtava de la pertinença al cúmul) sí són membres físics. Åke Wallenquist (1904-1994) determinà com a membres segurs de l’M103 un total de 40 estels. Antonín Bečvář presentà una llista de 60 estels. Segons l’Sky Catalogue 2000.0, tan sols 25 estels eren membres segurs de l’M103. Sanner et al. (1999) n’identificaven 77 estels, centrant-se únicament en els estels de magnituds superiors a +14,5. El recompte més precís, que apareix en el llibre “Star Clusters” (2003) de Brent A. Archinal i Stephen W. Hynes parla de 172 estels.

Els cúmuls oberts no tenen uns límits nítids. Per tal d’identificar els membres físics d’un cúmul es fa necessari obtindre estimacions del moviment propi de cada estel individual

L’estudi de l’M103 es troba interferit per la quantitat de material galàctic que s’interposa entre ell i el nostre Sistema Solar. Si fos una mica més allunyat, ja no tan sols Messier sinó fins i tot amb el nostre instrumental contemporani seria difícil de reconèixer. Així, per exemple, les estimacions de la distància de l’M103 a la Terra són imprecises, amb estimacions que van des de 8.000 anys-llum a 9.200. Per raons similars, hi ha hagut discrepàncies quant a l’edat dels estels d’aquest cúmul, des d’estimacions de 9 milions d’anys d’antiguitat (com fa Cecilia Payne-Gaposhkin en el llibre ‘Stars and Clusters’, publicat el 1979) fins a 25 milions d’anys (Meynet et al., 1993).

L’M103 de prop

Astrofotografia de l’M103 feta el 24 de desembre del 2000 des del Kitt Peak NAtional Observatory. Destaca la presència d’un gegant vermell de tipus espectral M6. Entre els gegants blaus, es distingeix l’estel doble que veiem en la part de la imatge, Struve 131, que és en realitat un estel interposat i no és membre físic del cúmul

L’única manera fefaent de comprovar físicament quins estels formen o no formen part d’un cúmul obert és anant-hi personalment. Ara que som a prop de l’M103, la cosa sembla més senzilla. De totes formes, els límits de l’M103 són imprecisos, amb un diàmetre aproximat de 15 anys-llum, i podem dubtar, entre els estels de la perifèria, si són estels que passen per allà o si són realment membres del cúmul. A més, no ho oblidem, la tendència secular dels cúmuls oberts és a perdre membres.

Des de la nostra posició, naturalment, no hi ha rastre de l’estel doble Struve 131. Els dos estels més brillants del cúmul són estels gegants blaus amb magnituds absolutes de -1,6. Un d’ells és un estel supergegant de classe espectral B5 Ib. L’altre és un gegant de tipus B2 III. També destaca un estel gegant vermell, de tipus M6 III, amb una magnitud absoluta de -1,3.

L’M103, retratada pel Two Micron All Sky Survey (2MASS)

Si mirem la població d’estels de l’M103 que encara es troben en la fase de “seqüencia principal”, que són la majoria, podem determinar una edat aproximada del cúmul de 25 milions d’anys. Fent servir, la classificació de Trumpler, podríem definir l’M103 com un cúmul obert de categoria II,3,m, és a dir mitjanament concentrat, d’ample rang de lluminositats estel•lars i de relativa pobresa de membres.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M103, un cúmul obert de més de 100 estels, de 25 milions d’anys d’antiguitat

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: