Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M108 (NGC 3556), una galàxia espiral barrada del Cúmul d’Ursa Major I

Segons com, ara podríem interrompre el nostre viatge i tornar al Sistema Solar. Però hem decidit fer nostres les successives addicions al catàleg de Messier basades en descobertes del mateix Charles Messier o de Pierre Méchain, i és en aquest sentit que, a través de la comentada lletra de Méchain a Bernouilli, Flammarion i Sawyer-Hogg ens han fet caminar fins a un “M107”. Ara és Owen Gingerich qui, recolzat en Flammarion, ens convida a fer un nou salt intergalàctic cap a l’NGC 3556, una galàxies del Cúmul d’Ursa Major I. Per arribar-hi, procedents del cúmul globular M107, a la nostra Via Làctia, haurem de fer una etapa de 46 milions d’anys-llum (14,1 megaparsecs; 4,35•1023 m). Com que l’M107 és en l’hemisferi nord de l’halo de Via Làctia, no haurem de creuar el disc de la nostra galàxia, i enfilem els camins integalàctics en direcció al dit Cúmul d’Ursa Major I i, més concretament, a la galàxia ara ja coneguda com a M108. Aquest trajecte ens suposa un apropament moderat cap al centre del Supercúmul, d’uns 8 milions d’anys-llum (fins a quedar-hi a una distància de 39 milions d’anys-llum), de manera que romanem encara en aquella “corona” de cúmuls galàctics esparsos que caracteritza la perifèria mitjana del Supercúmul Local o de Virgo. Per als nostres observadors de la Terra, el component radial d’allunyament domina, per bé que també és considerable és desplaçament tangencial des de la constel•lació del Serpentari a la de l’Óssa Major, tot creuant la del Bover.

Descoberta i coneixement de l’NGC 3556

La primera referència d’aquest objecte la trobem en el catàleg de nebuloses i cúmuls estel•lars, concretament en l’entrada 97, la corresponent a la Nebulosa de l’Òliba, que porta data del 24 de març del 1781. En aquesta entrada podem llegir:

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 sen cap estel. Prop d’aquesta nebulosa, Méchain també ha vist una altra, de posició encara no determinada, i una tercera que és prop de la Gamma de l’Óssa gran”.

L’entrada 97 del catàleg apareix en la darrera revisió, la que quedà accidentalment consolidada en la primavera del 1781, i que constava d’un total de 103 entrades. Durant el procés de confecció del catàleg del 1781 pensà en assignar l’entrada 98 a aquest objecte, però davant la manca d’una posició precisa, decidí excloure aquest objecte. Amb posterioritat a la impressió d’aquesta versió del catàleg, Messier i Méchain, però, encara hi treballaren. En són prova les addicions i aclariments manuscrits que Messier va fer en una còpia de “La coneixença de la natura” (l’anuari astronòmic on es publicava anualment el catàleg). A l’alçada de l’entrada 97 hi trobem aquesta anotació:

Nebulosa al costat de l’anterior [de l’M97]… que és fins i tot més feble. Es troba a uns 48 o 49 minuts d’arc al nord i a uns 30 minuts cap a l’est en ascensió recta. La va descobrir Méchain 2 o 3 dies després de l’anterior [l’M97]”.

D’acord amb aquest comentari, hom pot fixar la descoberta de l’objecte entre el 18 i 19 de febrer, obra de Pierre Méchain. Messier, probablement, va determinar la posició de l’objecte a partir de l’M97, sense referir-ho a Méchain. Així, en la lletra que Méchain adreçada a Jean Bernouill amb data del 6 de maig del 1783, llegim:

L’M97 és una nebulosa propera a Beta Ursae Majoris. El senyor Messier esmenta, quan n’indica la posició, dues més, que també havia descobert jo mateix i de les quals una n’és més propera, i l’altra se situa prop de Gamma Ursae Majoris, però de les quals no he pogut determinar encara les posicions”.

Amb una magnitud aparent de +11, l’instrumental de Messier i de Méchain era poc avinent per a l’estudi reiterat d’aquest objecte. En tot cas, si Messier o Méchain s’haguessin posat en una revisió del catàleg, és molt probable que aquest objecte hagués rebut una nova entrada (ja fos la 104, la 105 o la 108). Però no hi va haver cap revisió. La lletra de Méchain a Bernouilli, a més, no fornia més informació sobre l’objecte de la que ja era disponible en la versió del 1781 del catàleg de Messier. L’anotació manuscrita de Messier, d’altra banda, no fou ni publicada ni tan sols comunicada.

William Herschel, doncs, amb un instrumental més potent, va topar amb l’objecte i, desconeixent que es tractava d’una nebulosa ja referida per Messier, la va introduir en el seu catàleg com a V.46. Concretament, l’havia descobert de manera independent el 17 d’abril del 1789:

Molt brillant. Molt estesa. Resoluble. 10 minuts d’arc de llargada, 1 minuts d’arc d’amplada. Hi ha un estel força brillant no-connectat, en el centre

Aquesta observació apareixeria modificada en l’edició del 1814 del catàleg de Herschel:

L’objecte V.46 és un estel força brillant en el centre d’una nebulosa molt brillant, d’uns 10 minuts d’arc de longitud i 2 minuts d’arc d’amplada”.

La modificació sembla indicar que Herschel ja no era del parer que estel i nebulosa eren dos objecte “no-connectats”, i que admetia una relació física entre els dos.

Dibuix de l’M108 per Jeremy Perez. Perez assenyala l’estel ja indicat per William Herschel en el 1789. Per bé que Herschel pensà llavors, correctament, que l’estel i la nebulosa tenien una relació merament òptica (és a dir que l’estel és un objecte interposat entre la Terra i la nebulosa), en el 1814 suggeria una connexió física entre els dos

En el catàleg del 1833, John Herschel situa la nebulosa V. 46 en l’entrada 831, d’acord amb una observació feta el 10 de febrer del 1831:

Ascensió recta de 11h01m26,4s i distància al pol nord de 33º25’. Brillant; molt llarg; força ample; molt ben estès; angle de posició de 79º. Té un estel distint en el centre i 1 o 2 estels molt petits en altres punts”.

William Henry Smyth col•loca aquest objecte en l’entrada 400 del seu catàleg:

Constel•lació de l’Óssa Grossa. Ascensió recta de 11h02m02s. Declinació nord de 56º31’48’’. Observada pels volts de març del 1835. Gran nebulosa de blanc lletós, en el cos de la Gran Óssa, amb un petit estel en l’àpex SO, i un de magnitud +8 que el precedeix a una distància doble; hi ha també un grup brillant en el quadrant NO. Es troba fàcilment, ja que rau a tan sols 1º al SE de Beta Ursae Majoris, Merak. Aquest objecte fou descobert per Herschel l’abril del 1789 com a V.46 i és el número 831 del catàleg del seu fill. És feble però ben definit, i és força elongat amb un eix major disposat en direcció SO-NE a través del paral•lel, i té un petit estel, com un nucli, en el seu centre. Com que Herschel considera aquest estel com no-connectat amb la nebulosa, se segueix que es troba entre nosaltres i ella, i per tant enforteix fins a la confirmació la nostra convicció quant a la llunyania inconcebible d’aquests cossos misteriosos”.

Smyth, doncs, accepta l’opinió original de Herschel del 1789 quant a la manca de vincle entre estel i nebulosa, i raona, correctament, que la nebulosa ha d’ésser un objecte ben i ben remot en l’espai.

En el Catàleg General, John Herschel col•loca l’objecte en l’entrada 2318, fent referència a les catalogacions anteriors (la V.46 del seu pare, i la 831 del catàleg del 1833):

Ascensió recta de 11h03m03s i distància al pol nord de 33º34’44,1’’. Extremadament brillant; molt gran; força ben estesa en un angle de posició de 79º; força brillant cap al centre; motejada”.

En aquesta descripció, John Herschel ja no fa referència a cap estel, cosa que indica que els tenia ja tots, com el seu pare en el 1789, com a objectes interposats damunt d’una nebulosa molt més allunyada.

Georg Friedrich Wilhelm Rümker, director del Hamburger Sternwarte, va fer observacions d’aquest objecte.

Wilhem Tempel, des de l’Observatori toscà d’Arcetri, va fer els primers dibuixos acurats d’aquest objecte, emprant potents telescopis Amici. Quedà així identificada com una nebulosa espiral, per bé que deguda a l’orientació del pla galàctic, que ens la fa veure “de cantó”, costa d’apreciar-ne aquesta morfologia.

En la reedició del Catàleg General del 1877, Dreyer assenyala els dibuixos de Temple fets a Arcetri.

En el Nou Catàleg General, John Dreyer també remarca les observacions de Rümker, per bé que manté la descripció basada en els Herschel:

Considerablement brillant, molt gran, força ben estès en un angle de posició de 79º; força brillant cap al centre; motejat

Heber Curtis, en el seu catàleg fotogràfic, descriu així l’NGC 3556:

Ascensió recta de 11h05m42s i declinació nord de 56º13’. Una espiral irregular i apedaçada, de 8×1,5 minuts d’arc, en un angle de posició de 84º; força brillant; té un nucli feble i mostra una sèrie de condensacions, tres de les quals són gairebé estel•lars; hi ha un estel de magnitud +11 prop del nucli”.

Astrofotografia de l’NGC 3556. Curtis ja remarcava, a començament del segle XX, el caràcter apedaçat d’aquesta nebulosa, l’existència de concrecions quasistel•lars i la presència d’estels interposats

Camille Flammarion estudià amb detalls les anotacions manuscrites de Charles Messier. Fou així com comunicà l’anotació de posicions per a les dues nebuloses adjacents a l’M97. No obstant, les anotacions de Messier no fornien una posició precisa i per aquest motiu renuncià a provar d’identificar cap de les dues nebuloses amb les catalogades en l’NGC.

La caracterització de les nebuloses espirals com a galàxies, i la classificació subsegüent, proposades per Edwin Hubble, situen l’NGC 3556 en aquesta categoria. Si bé per alguns autors primerencs es tractaria d’una galàxia espiral bulbar de tipus Sc, els més recents tendeixen a considerar-la una galàxia espiral barrada (de tipus SBcd, com fa Brent Tully). Es tracti d’un bulb o d’una barra, la regió central de l’NGC 3556 és poc desenvolupada, i tampoc hom no hi troba un nucli pronunciat. La morfologia apedaçada que esmentava Curtis s’explica pel caràcter “molt polsegós” d’aquesta galàxia, debuda a la presència de material enfosquidor i a la relativa escassedat de regions astrogèniques riques en H II.

Helen Sawyer Hogg, tot i fer en el 1948, una proposta d’extensió del catàleg de Messier, no va considerar assignar nombres a cap de les dues nebuloses acompanyants de l’M97.

Astrofotografia de Bernhard Hubl que recull l’M97 (nebulosa planetària de la nostra pròpia galàxia, a la part inferior dreta de la imatge) i l’NGC 3556 (galàxia espiral que, des de la Terra, és vista gairebé de cantó; a la part superior esquerra de la imatge). Méchain té la prioritat en la descoberta en tots dos objectes, el primer el 16 de febrer del 1781, i el segon dos o tres nits més tard. Messier afegí el primer objecte al seu catàleg i deixà pendent l’addició del segon a l’espera d’una mesura més precisa, que Méchain li forní quan l’edició del catàleg de la primavera del 1781 ja s’havia tancada. Cal esperar a Owen Gingerich per tal d’assumir la proposta de reconèixer l’NGC 3556 com l’objecte 108 del catàleg ampliat de Messier.

Owen Gingerich és, de fet, qui proposà per primera vegada, en el 1953, atorgar nombres de Messier a les dues nebuloses addicionals esmentades en l’entrada 97 del catàleg original:

A partir del meu estudi d’aquesta regió, la nebulosa situada al costat de Beta Ursae Majoris és, sens dubte, l’NGC 3556, mentre que un exam de la magnitud limitant crítica del catàleg indica que la propera a Gamma ha d’ésser l’NGC 3992, un fet confirmat per la posició que Messier afegí a la seua còpia personal. Així, si d’acord amb Flammarion i Hogg, cal incloure els objectes de l’M104 a l’M107, em sembla lògic numerar l’NGC 3556 i l’NGC 3992 com a M108 i M109, respectivament, especialment ja que aquests són esmentats en el catàleg original [a diferència de l’M104-M107, que únicament apareixen en papers manuscrits de Messier o de Méchain]”.

La proposta de Gingerich ha estat notablement acceptada. La identificació de l’NGC 3556 com a M108 ha guanyat popularitat, tant per obres de divulgació com per la pròpia activitat dels astrònoms aficionats interessats en els “objectes del cel profund”. En altres catàleg aquesta galàxia apareix com a PGC 34030 i UGC 6225.

Astrofotografia de l’M108, feta per Hunter Wilson. John Mallas va descriure aquesta galàxia com “una bellesa de blanc argentat, amb forma de sopera, i molt ben definida”. La regió central, brillant però irregular, és envoltada per nòduls lluminosos i enfosquits, corresponents a l’alternança entre regions riques en hidrogen atòmic ionitzat (en H II) i en núvols de pols (que obstaculitzen el pas de llum a través seu)

Hom ha estimat, d’acord amb el desplaçament al vermell de les línies espectrals, la velocitat radial de l’NGC 3556 en 772 km•s-1 d’allunyament. Brent Tully estimà la distàcia d’aquesta galàxia en 45 milions d’anys-llum, i la va incloure en el Núvol Galàctic d’Ursa Major, dins del qual hi hauria diverses agrupacions galàctiques menors.

El gener del 1969, hom descobrí una supernova en l’NGC 3556. El dia 23 va assolir una magnitud aparent màxima de +13,9. Aquesta supernova, catalogada com a SN 1969B, fou de tipus II, i és l’única que apareix en els registres astronòmics.

Gopal-Krishna & Irwin (2000) proposaren un mecanisme per explicar les estructures de contacte que es formen entre el disc i l’halo de l’NGC 3556. Bàsicament, la riquesa de gas de galàxies d’aquesta mena i una fase activa del nucli produïda fa unes desenes de milions d’anys haurien conduït a la formació de dues supercobertes, inflades per hidrogen neutre (HI) del disc.

Wang et al. (2003) estudiaren, a través d’imatges del telescopi orbital Chandra, les fonts puntuals i difuses de raigs X de l’NGC 3556. Identificaren 33 fonts discretes de raigs X.

Rhode et al. (2007) escolliren l’NGC 3556 i altres tres galàxies gegants per fer un estudi de les poblacions de cúmuls globulars de galàxies espirals de tipus Sb-Sc. Aquests i altres estudis permeteren aquests autors confirmen la correlació entre la població de cúmuls globulars d’estels de baixa metal•licitat i la massa galàctica.

Satyapal et al. (2008) inclogueren l’NGC 3556 en un estudi sobre nuclis galàctics actius en 32 galàxies a través d’observacions del telescopi d’infraroig Spitzer. Si bé les dades de raigs X del Chandra indicaven la presència d’un nucli galàctic actiu, aquestes dades de l’Spitzer ho descartaven.

L’NGC 3556, de prop

Composició fotogràfica del Telescopi Hubble que mostra el sector central de l’M108. El punt més brillant es correspon a un estel de magnitud +11, ja descrit per William Herschel i que és realitat un estel interposat de la nostra pròpia Via Làctia

Ens acostem a l’NGC 3556 amb poc angle respecte del pla equatorial galàctic. Amb tot, podem percebre millor que no pas des de la Terra l’estructura d’aquesta galàxia. És una galàxia espiral barrada, amb braços més aviat deslligats (SBbc) i relativament grossa (amb un diàmetre del disc de gairebé 150.000 anys-llum) però gràcil (massa de 2,49•1041 kg). Aquesta gracilitat es deu a l’escàs volum i concentració de materials en la barra central, de manera que podem definir-la com una “galàxia sense bulb”.

Vora 300 cúmuls globulars poblen els dos hemisferis de l’halo d’aquesta galàxia. En determinades zones de contacte entre el disc i l’halo galàctics apareixen complexes estructures de superbombolles i xemeneies de gas calent, procedent de les regions més astrogèniques del disc.

El nucli galàctic s’estructura al voltant d’un forat negre multistel•lar de mida intermèdia (amb una massa de 4,8•1037 kg).

El Cúmul Galàctic d’Ursa Major I

El Núvol Galàctic d’Ursa Major conté diversos grups galàctics. Un d’ells és el Grup d’Ursa Major I, dins del qual l’NGC 3556 té una posició preeminent i relativament aïllada.

Des de la perspectiva de la Terra, el Grup d’Ursa Major I queda dins del camp galàctic d’Ursa Major Nord (a sota, on l’NGC 3556, marcat com a N3556, queda relativament sola en el quadrant superior dret)

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M108 (NGC 3556), una galàxia espiral barrada del Cúmul d’Ursa Major I

Els comentaris estan tancats.

%d bloggers like this: