Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier (i Pierre Méchain): M106 (NGC 4258), la galàxia espiral central del Grup de Canes Venatici II

Continuem el nostre viatge per la perllongació del catàleg de Messier-Méchain proposada per Helen Sawyer-Hogg en 1948. Ara ens toca posar rumb a la galàxia espiral a l’entorn de la qual es disposa el Grup Galàctic de Canes Venatici II (en un viatge anterior, a l’M94 havíem conegut el veí Grup Galàctic de Canes Venatici I). Per anar de l’M105 (NGC 3379) a l’M106 (NGC 4258) hem de creuar 20,4 milions d’anys-llum (6,25 megaparsecs; 1,93•1023 m). En aquest desplaçament, a banda de guanyar latitud supergalàctica, ens allunyem del centre del supercúmul en 9 milions d’anys-llum (per quedar-hi a una distància de 36,8 milions d’anys-llum). En correspondència, ens apropem a la Via Làctia en 8,3 milions d’anys-llum (hi quedem a una distància de 23,7 milions d’anys-llum de casa). Des del punt de mira tangencial dels nostres observadors de la Terra, el nostre senyal es mou des del Lleó als Gossos de Cacera, tot passant entre la Cabellera de Berenice i les potes posteriors de l’Óssa Grossa.

Descoberta i coneixement de l’NGC 4258

La primera observació d’aquest objecte és de Pierre Méchain, datada del juliol del 1781. És possible que Méchain comuniqués personalment la descoberta a Charles Messier, però no ens queda constància. Com que ni Messier ni Méchain ja no revisaren el catàleg de nebuloses i cúmuls estel•lars que es publicava cada any a la Coneixença dels Temps, la descoberta restà, de moment, inèdita.

En una lletra datada en el 6 de maig del 1783, Méchain comunica a Jean Bernouilli una sèrie de nebuloses no incloses en la versió “definitiva” del catàleg de Messier. És en aquest passatge que diu:

El juliol del 1781, vaig trobar una altra nebulosa al costat de l’Óssa Grossa, prop de l’estel 3 Canes Venaticial costat de l’estel 3 Canes Venatici i a 1º més al sud. Estim l’ascensió recta en 181º40’ i la declinació nord en 49º. En determinaré més acuradament la posició en breu”.

La constel•lació dels Gossos de Cacera fou introduïda per Johannes Hevelius, d’acord amb la tradició segons la qual aquest espai del cel era ocupat pels gossos de la veïna constel•lació del Bover. En aquesta constel•lació trobem diversos grups galàctics, destacadament tres: el Grup de l’M51 (i de l’M63), el Grup de l’M94 i el Grup de l’M106

No ens queda constància que Méchain determinés amb més precisió les coordenades d’aquest objecte. Quant a Bernouilli va fer publicar la lletra, juntament amb altres materials de la seva correspondència científica, en les Nouveaux Mémoires de l’Académie Royale des Sciences et Belles-Lettres de Berín (volum corresponent al 1782, editat i imprès el 1783). Una adaptació alemanya de la lletra fou publicada també el mateix any per Johann Elert Bode dins de l’Astronomisches Jahrbuch per al 1786 (editat i imprès amb tres anys d’antelació, tal com es feia la Coneixença dels Temps).

William Herschel, bon coneixedor del catàleg de Messier, no sembla haver tingut accés a la lletra de Méchain a Bernouilli, i és per això que, quan va topar amb el mateix objecte, el 9 de març del 1788, l’identificà com a descoberta pròpia i el catalogà de manera independent:

Objecte V. 43. Molt brillant. Nucli brillant. Amb febles ramificacions lletoses en direcció SO. Llargada de 15 minuts d’arc i al SE es fon en una nebulositat molt feble que s’estén en gran mesura. El nucli no és rodó

Dibuix de l’M106 fet per Oana Sandu. William Herschel fou el primer en catalogar efectivament l’objecte en el 1788 (V. 43). En va remarcar la presència de ramificacions lletoses

En el catàleg del 1833, John Herschel situa la nebulosa catalogada pel seu pare com a V.43 en l’entrada 1175, d’acord amb quatre observacions:
– 26 d’abril del 1830: ascensió recta de 12h10m32,7 s i distància al pol nord de 41º46’19’’; “molt brillant; molt gran; molt sobtadament més brillant cap al centre fins a un nucli oval que no es troba en el mig de l’extensió; 6 minuts d’arc de llargada i 3 minuts d’arc d’amplada”.
– 27 d’abril del 1830: “molt brillant; gran; força ben estesa”.
– 7 de març del 1830:“molt brillant; molt gran; sobtadament més brillant cap al centre fins a un estel; 6 minuts d’arc de llargada i 4 minuts d’arc d’amplada.
– 8 de març del 1831: “molt brillant; molt gran; molt sobtadament molt més brillant cap al centre fins a un nucli oval; 8-9 minuts d’arc de llargada i 4-5 minuts d’arc d’amplada”. D’aquesta nit és un dibuix que adjuntaria en el catàleg del 1833 en la làmina corresponent a les “nebuloses llargues”, tot remarcant que “la forma general de nebuloses elongades és el•líptica, i la llur condensació cap al centre és gairebé invariablement com la que sorgiria de la superposició d’estrats el•líptics lluminosos, que augmentessin de densitat cap al centre”.

William Henry Smyth dedica l’entrada 441 del catàleg de Bedford a aquest objecte, que assigna a la constel•lació de l’Óssa Grossa. D’acord amb observacions fetes pels volts de l’abril del 1837 diu:

Nebulosa blanca i gran, que segueix les parts darreres de l’Óssa Grossa, descobert per William Herschel el 1788, que la catalogà com a V. 43, i que és la n. 1175 del catàleg del seu fill. És un oval de mida noble, més aviat estès des de la vertical en una direcció NO-SE, amb un nucli lluent en la porció sud; les vores laterals són més ben definides que les terminals. La precedeixen dos estels de magnitud +10, i la segueix dos altres més; i hi ha també certs punts diminuts en el camp, entrevistos ocasionalment com a espurnes. Aquest objecte fou curosament diferenciat a partir d’Alkaid, i el seu lloc (ascensió recta de 12h11m04s i declinació nord de 48º11’06’’) es pot indicar amb una línia diagonal a través del quadrat de l’Óssa Grossa, des d’Alpha Ursae Majoris a través de Gamma Ursae Majoris, i prolongat 7,5º cap al SE, és a dir, una mica menys que la distància entre aquells estels”.

Ja en els anys 1850, William Parsons, Lord Rosse, categoritzà aquest objecte com una nebulosa espiral. La va descriure com una “nebulosa estesa molt brillant, força motejada”.

Imatge de David Haworth que mostra l’M106. Es tracta d’una galàxia espiral, malgrat que la morfologia dels braços i del disc s’aparta força de les “galàxies espirals de gran disseny”.

En el Catàleg General, John Herschel introdueix en l’entrada 2841 la nebulosa catalogada pel seu pare com a V.43 (i que ell mateix havia catalogat en el 1833 en l’entrada 1175). Actualitza les coordenades al 1860 en una ascensió recta de 12h12m1,7s i una distància al pol nord de 41º55’40,6’’. La descripció, resum de les observacions de William i John Herschel fa: “molt brillant; molt gran; molt més estesa en un angle de posició de 0º; sobtadament més brillant cap al centre on hi ha un nucli”. Com a il•lustració empra la figura realitzada per ell mateix el 1831.

William Huggins, en el 1866, publicà dades espectrals de diverses nebuloses. Pel que fa a la GC 2841 que ens ocupa, a banda de citar les descripcions del Catàleg General i de Lord Rosse, comenta: “espectre continu; sospita d’una lluminositat inusual en la part central de l’espectre”. Els resultats de Huggins refermaven la idea d’una nebulosa, i no d’un mer conglomerat d’estels molt llunyans.

En el Nou Catàleg General, John Dreyer col•loca la GC 2841 en l’entrada 4258, sense més canvis. Només en edicions posteriors s’anotarà aquesta entrada com a equivalent a l’M106.

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, fa els següents comentaris de l’NGC 4258:

Ascensió recta de 12h14m i declinació nord de 47º52’. Amb les extensions més febles aquesta espiral és aproximadament de 20×6 minuts d’arc, amb un angle de posició de 165º; molt brillant; porció nuclear elongada, a l’oest de la qual hi ha una curta franja fosca; hi ha nombroses condensacions gairebé estel•lars en els dos braços espirals principals.

Nascuda com a Helen Battles Sawyer en el 1905 i, de vegades, després del seu matrimoni amb Frank Scott Hogg (1930) com a Helen B. Sawyer Hogg, fou qui proposà l’extensió del catàleg de Messier fins a l’M107, d’acord amb les quatre nebuloses descobertes per Méchain i que apareixen citades en l’Astronomische Jahrbuch de Bode per al 1785

A partir dels anys 1920, hom reconeix les nebuloses espirals com a galàxies. En les classificacions morfològiques, l’NGC 4258 és descrita com una espiral de tipus Sbp, és a dir una galàxia espiral bulbar d’obertura intermèdia i de característica peculiar.

No és fins el 1948 que Helen B. Sawyer fa la proposta d’afegir al catàleg de Messier les entrades 105, 106 i 107, a les 103 originàries (la 104 havia estat proposada per Camille Flammarion en el 1917):

En la lletra de Méchain publicada en el Jahrbuch de Bode per al 1786, fa una llista que quatre nebuloses que havia descobert, i aquestes haurien de rebre lògicament els nombres de Messier següents: l’NGC 4594 el d’M104; l’NGC 3379 en d’M105; l’NGC 4258 el d’M106 i l’NGC 6171 el d’M107”.

En les dècades posteriors, la proposta de Sawyer-Hogg fou acceptada i difosa. En l’actualitat l’NGC 4528 i l’M106 són denominacions que apareixen amb freqüències similars en la literatura, potser la primera més en monografies especialitzades i la segona més en l’astronomia d’observació.

L’NGC 4258

En el 1943, Carl K. Seyfert publicà una llista de galàxies que mostraven línies espectrals d’emissió en la llum procedent dels nuclis. Entre aquesta “galàxies de Seyfert” hi havia l’NGC 4529. D’acord amb la classificació de Donald Osterbrok, introduïda en el 1981, l’NGC 4529 seria una galàxia Seyfert de tipus 1.9, és a dir que mostra únicament un component ample en la línia H-alfa (656,28 nm), per bé que alguns la col•loquen en el tipus II.

L’agost del 1981, hom detectà una supernova en l’NGC 4258. Aquesta supernova, la 1981K, assolí una magnitud aparent màxima de +16.

Imatge de l’M106 de Ron Sharer, Beth Sharer i Steven White

L’adscripció a un grup galàctic ha estat controvertida. Allan Sandage proposà el Núvol d’Ursa Major. R. Brent Tully, que la caracteritza com una galàxia SABbc (espiral intermèdia), la inclogué en el Núvol de Coma-Sculptor. Més recentment, Fouque et al. (1992) l’assignaren al Grup de Canes Venatici II, també conegut, més senzillament, com a Grup de l’M106.

Imatge integrada de l’M106 que combina dades de raigs X (blau), llum visible (groc), infraroig (vermell) i radioones (porpre). Les imatges de raigs X permeten observa distorsions en el disc i en els braços galàctics

J. D. Wray, en The Color Atlas of Galaxies (1988), remarca la presència d’un braç fòssil, caracteritzat per un color groc-verdós, corresponent a l’absència de formació de nous estels des de fa centenars de milions d’anys. Els altres braços mostren la coloració típica d’una galàxia espiral amb formació activa de nous estels.

En el requadre es representa l’emissió de radioones del nucli central (vora 1 any-llum de diàmetre) contextualitzada en una imatge òptica de tota l’NGC 4528. L’alta velocitat de rotació estimada per al nucli central d’acord amb les dades del radiotelescopi VLBA va fer pensar, en el 1995, en l’existència d’objectes foscos massius. L’acumulació d’una massa de 7,2•1037 kg en un volum d’un radi de 4,0-8,1•1015 m era llavors la densitat material més elevada mai detectada

Astrofotografia de Hunter Wilson que mostra les galàxies NGC 4528 (a l’esquerra) i NGC 4217 (dreta). La relació entre les dues galàxies és poc clara, però sembla que formen part del mateix grup galàctic i, fins i tot, hom podria pensar que l’NGC 4217 és una galàxia companya o satèl•lit de l’NGC 4528

La velocitat radial de l’NGC 4528 ha estat estimada en 537 km•s (allunyament) i la distància entre 21 i 25 milions d’anys-llum (determinada, per exemple, per les dades del estels variables de tipus cefeid, p.ex. per Macri et al., 2006). La descoberta, en el 1995, d’un objecte central fosc massiu en el nucli galàctic, probablement un forat negre supermassiu, facilità una estimació més precisa. El dens disc de material format al voltant d’aquest objecte, amb una alta velocitat de rotació, actua com un màser (un amplificador de microones per emissió estimulada de radiació). Atenent a les característiques d’aquest màser, objecte de la tesi doctoral de James Rezso Herrnstein (1997), s’estimà una distància de 23,8±1,3 milions d’anys-llum. En determinar una velocitat orbital del disc de 1100 km•s-1 i un moviment propi de 31,5 microsegons d’arc per any, Herrnsein et al. (1999) arribaren a precisar la distància de l’M106 en un 4% (2,2±0,1•10 m3), la mesura més precisa d’una distància extragalàctica feta fins a la data. Humphreys et al. (2004) han refinat encara més aquesta determinació.

L’NGC 4258 de prop

Astrofotografia de l’NGC 4258 feta pel telescopi orbital Hubble. Des de la Terra observem aquesta espiral amb un fort angle d’inclinació, que explica la prominència que adquireixen els núvols de material opac (de color fosc en la imatge). Els braços mostren una distorsió respecte de la forma típica, però són ben desenvolupats fins a la regió central

Si deixem de banda la curiosa morfologia dels braços d’aquesta galàxia, som davant d’una gran espiral bulbar típica, de 130.000 anys-llum de diàmetre. El bulb galàctic és poc prominent, i això explica que els braços sembla que arrenquin ben bé des del nucli. Al llarg dels braços distingim els nusos blaus propis de les regions astrogèniques, curulles de joves cúmuls estel•lars blaus. No obstant, en un llarg segment de braç el color que domina és el groc, signe de l’acumulació diferencial d’estels més vells i d’absència de formació recent (centenars de milions d’anys) d’estels.

A mesura que ens apropem en el centre, ja podem observar les columnes de material expel•lides a gran velocitat pel centre actiu de la galàxia. Si el bulb és petit, el nucli galàctic acumula una concentració gegantina de matèria, en forma d’un forat negre supermassiu de 8•1037 kg, al voltant del qual es disposa un disc de material d’alta densitat. El conjunt constitueix un megamàser de vapor d’aigua.

El Grup Galàctic de l’NGC 4258 o Grup de Canes II (CVn II)

El Grup Galàctic de Canes II (CVn II; NGC 4258) és veí a tres grups galàctics que ja hem visitat en ocasions anteriors: el Grup de l’M51, situat a uns 5 milions d’anys-llum (i on també hi ha l’M63); el Grup de l’M101, situat a uns 7 milions d’anys-llum; i el Grup de l’M94 (Grup Galàctic de Canes I, CVn I).

Carta de la disposició, vista des de la Terra, dels integrants del Grup Galàctic de Canes II

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier (i Pierre Méchain): M106 (NGC 4258), la galàxia espiral central del Grup de Canes Venatici II

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: