Un viatge (inter)galàctic a través del catàleg de Charles Messier: M109 (NGC 3992), una galàxia espiral barrada envoltada de galàxies satèl•lits

Com indicàvem la setmana passada, els números 108 i 109 del catàleg de Messier foren afegits per Owen Gingerich per donar cabuda a dues nebuloses inicialment esmentades en l’entrada 97 del catàleg originari. Però si la identificació entre l’M108 i l’NGC 3556 era clara per a Gingerich, no ho era pas tant la identificació de l’M109. Gingerich pensà que es tractava de l’NGC 3992. Nosaltres, que podem viatjar pel Supercúmul Local amb gran comoditat no tenim la capacitat omniscient per rastrejar la ment de Pierre Méchain i de Charles Messier, de manera que farem cas a Gingerich, i posarem rumb cap a l’NGC 3992. Des de l’NGC 3556, el trajecte és d’uns 11 milions d’anys-llum (3,4 megaparsecs; 1023 m), que fem a través d’allò que des de la Terra rep el nom de “Núvol Galàctic de l’Óssa Major” i que des de la nostra perspectiva no és un més que un presumpte agregat de cúmuls galàctics esparsos. En aquest viatge mantenim la distància respecte del centre del Supercúmul (hi som a uns 38 milions d’anys-llum), mentre que sí ens allunyem sensiblement de la Via Làctia (uns 9 milions d’anys-llum, per quedar-hi a 55 milions d’anys-llum). Pels nostres observadors de la Terra ens desplacem tangencialment ben poc, i continuem ancorats en l’eix aparent que formen els estels Merak (Beta Ursae Majoris) i Phecda (Gamma Ursae Majoris).

Descoberta i coneixement de l’NGC 3992

L’objecte que ens ocupa fou descobert per Pierre Méchain el 12 de març del 1781. Fou comunicat poc després a Charles Messier. De fet, en l’entrada 97 del “catàleg de nebuloses i cúmuls estel•lars”, tal com es publicà en la versió del 1781 (la definitiva en vida de Messier i de Méchain) llegim això:

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”.

Carta de la constel•lació de l’Óssa Grossa. L’M109 ocupa una posició propera a Gamma (γ) Ursae Majoris, un dels dos estels que forma la base el rectangle del Carro

En aquesta entrada, doncs, a banda de l’M97, pròpiament dita, que és una nebulosa planetària de la nostra pròpia galàxia, apareixen consignades dues nebuloses addicionals. Com que ni Pierre Méchain ni Charles Messier van aconseguir de mesurar-ne la posició amb precisió, aquestes dues nebuloses no reberen entrada pròpia en el catàleg. D’acord amb els papers de Messier, però, se’n pot deduir la intenció de reservar les entrades 98 i 99 per a aquests dos objectes. Ara bé, en la versió definitiva del catàleg, aquestes entrades anaren a objectes diferents, situats a la constel•lació de la Cabellera de Berenice. Hom pot presumir, però, que si Messier o Méchain haguessin revisat de nou el catàleg, els dos objectes haurien rebut entrada pròpia.

Messier, fins i tot, arriba a preparar el redactat base per a incloure el segon objecte en una futura ampliació del catàleg:

Nebulosa propera a Gamma Ursae Majoris, amb la mateixa ascensió recta [que l’M97] i 1º més al sud. Descoberta pel senyor Méchain el 12 de març del 1781”.

Pierre Méchain, en lletra datada del 6 de maig del 1783, adreçada a Jean Bernouilli, diu això:

En l’entrada 97, el senyor Messier esmenta, quan n’indica la posició, dues més, que també havia descobert jo mateix, i de les quals una n’és propera, mentre que l’altra se situa a prop de Gamma Ursae Majoris, però de les quals no he pogut determinar les posicions”.

Aquesta lletra fou publicada per Bernouilli en la versió francesa i, poc després, per Johann Elert Bode en traducció alemanya. No aportava, però, pas gaire per a la identificació dels dos objectes addicionals comentats en l’entrada 97 del catàleg.

D’aquesta manera, William Herschel, bon coneixedor del catàleg de Messier, i que no va recatalogar en general cap dels objectes allà continguts, sí que va catalogar de manera independent les dues “nebuloses addicionals”. Pel que fa a la “nebulosa propera a Gamma Ursae Majoris”, el catàleg de William Herschel inclou dues entrades (totes dues datades del 12 d’abril del 1789) que hi poden coincidir:
– l’entrada IV.61, amb la descripció següent: “considerablement brillant; nucli brillant i resoluble amb branques molt febles esteses amb un angle de posició de 30º NO-SE; llargada de 7 o 8 minuts d’arc, i amplada de 4 o 5 minuts d’arc”.
– l’entrada V.45, amb una descripció similar: “considerablement brillant; irregularment formada; estesa meridionalment; nucli un poc més brillant; amb branques febles de 7 o 8 minuts d’arc de llargada, i 5 o 6 minuts d’amplada”.

Dibuix de l’NGC 3992, per Jeremy Perez. Aquest objecte fou descobert per William Herschel el 12 d’abril del 1789, i catalogat com a IV.61, dins de la categoria de les “nebuloses planetàries”. Segons Owen Gingerich, seria l’objecte descobert per Méchain el 12 de març del 1781, i referit en l’entrada 97 del catàleg de Messier com a “nebulosa propera a Gamma Ursae Majoris”

En l’edició de “l’Atles Celeste de Flamsteed”, de Jean Fortin (1795), “corregida i augmentada pels ciutadans Lalande i Méchain”, hi ha cura de consignar les posicions de nebuloses, encara que la majoria no són denominades. Sota de Gamma Ursae Majoris trobem la indicació d’una nebulosa que, teòricament, podria ser la corresponent a la descoberta pel mateix Méchain el 12 de març del 1781. Aquesta nebulosa apareix indicada just en la mateixa ascensió recta de Gamma Ursae Majoris, en una posició compatible amb la nebulosa catalogada per William Herschel com a V.45.

En el catàleg de John Herschel del 1833, trobem registrades les següents correspondències per als objectes V.45 i IV.61, tots dos observats el 17 de febrer del 1831:
– l’objecte IV.61 apareix en l’entrada 1030, i se’l descriu com “molt brillant; molt gran; rodó; sobtadament més brillant cap al centre; 3 minuts d’arc de diàmetre”. Ascensió recta de 11h48m41,3s i distància al pol nord de 35º40’33’’.
– l’objecte V.45 apareix en l’entrada 1011, i se’l descriu com “brillant; gran; molt sobtadament més brillant cap al centre; rodó; 3 minuts d’arc de diàmetre; bell objecte”.

En el catàleg de Bedford, William Henry Smyth no esmenta l’objecte IV.61. Sí que dedica entrada pròpia a l’objecte V.45:

Ursae Majoris. Ascensió recta de 11h45m25s i declinació nord de 53º13’36’’. Època mitjana d’observació: 1838.24. Gran nebulosa de color blanc pàl•lid, en el meluc dret de l’Óssa, a 1,25º al sud de Gamma Ursae Majoris; descoberta l’abril del 1789. Té un aspecte peculiar en el camp, ja que hi ha un petit estel doble al nord, i perquè el segueix una línia vertical de cinc assistents estel•lars telescòpics equidistants. Aquest objecte és bell, però, en el meu instrument és feble; es fa més brillant cap al centre, i William Herschel diu que, en aquesta zona, hi ha un estel desvinculat, que no puc distingir. Segons tota inferència aquesta nebulosa és un cúmul enorme i remot de móns, ja que John Herschel assegura que és realment resoluble. D’acord amb l’agregació lluminosa del centre, se’n deriva la prova que els estels són més condensats allà que en el marges, una indicació òbvia d’un poder agregador dirigit des de totes parts cap al mig del grup esfèric. En altres mots, tota l’aparença forneix una evidència presumptiva d’un fet físic meravellós, l’existència real d’una força central”.

William Parsons, Lord Rosse, fou qui identificà que moltes nebuloses elongades eren realment nebuloses de morfologia espiral. Entre les nebuloses que caracteritzà com a espirals hi ha la V.45, de la qual en va fer un dibuix en el 1861.

En el Catàleg General, de John Herschel, trobem dues entrades rellevants:
– l’entrada 2635, que es correspon a l’entrada 1030 del catàleg del 1833 i a la IV.61 del catàleg del seu pare. Ascensió recta de 11h50m15,6s i distància al pol nord de 35º50’34,2’’. “Considerablement brillant; molt gran; força ben estesa; sobtadament més brillant cap al centre on hi ha un nucli motejat brillant”.
– l’entrada 2606, que es correspon a l’entrada 1011 del catàleg del 1833 i a la V.45 de William Herschel. Ascensió recta de 11h46m27,4s i distància l pol nord de 36º53’03,9’’. “Considerablement brillant; gran; elongada en un angle de posició oest de 0º; molt sobtadament més brillant cap al centre on hi ha un gran nucli rodó”. També hi fa referència a la figura feta per Lord Rosse.

En el Nou Catàleg General, de John Dreyer, les equivalències pertinents són les següents:
– l’entrada 3992 és equivalent a la GC 2635, a l’entrada 1030 del catàleg del 1833 i a la IV.61 de William Herschel. Aquesta és possiblement l’entrada corresponent a l’objecte descobert per Pierre Méchain en el 1781.
– l’entrada 3953 és l’equivalent a la GC 2606,k a l’entrada 1011 del catàleg del 1833 i a la V.45 de William Herschel. Aquesta també és propera a Gamma Ursae Majoris.

Heber Curtis en el seu catàleg fotogràfic descriu d’aquesta manera l’NGC 3392: “Una espiral bella i lleugerament oval, amb 7 minuts d’arc de longitud; brillant, de nucli gairebé estel•lars; els remolins són força oberts i mostren una sèrie de febles condensacions; les porcions central mostren signes d’una formació de tipus phi”.

Heber Curtis sostenia que la Via Làctia era una nebulosa espiral, i que les diferents nebuloses espirals eren galàxies (o universos-illes) en elles mateixes. En els anys 1920, Edwin Hubble i d’altres forniren proves clares en aquest sentit. En la classificació de galàxies de Hubble, la “formació de tipus phi” és designada com a barra, i les galàxies espirals que la posseeixen, com a galàxies espirals barrades (SB). En aquesta categoria entren, tant l’NGC 3392 (tipus SBc, on la c indica la gran obertura dels braços espirals) com l’NGC 3953 (tipus SBbc).

L’NGC 3992. Observeu com la barra central, forma una mena de lletra “phi”, φ

L’NGC 3953, fotografiada per Martin Germano

Segurament, la descoberta del caràcter galàctic de moltes de les nebuloses incloses en el catàleg de Messier despertaren encara més l’interès dels astrònoms aficionats per a aquesta obra pionera. Camille Flammarion havia estudiat els papers originaris de Charles Messier i havia fet alguna proposta d’ampliació en base a aquests estudis. Flammarion, però, no va fer cap esforç concret per identificar les dues nebuloses addicionals esmentades en l’entrada 97 del catàleg, més enllà de donar-ne les coordenades aproximades que Messier havia consignat en la seva còpia personal del catàleg. Si Flammarion havia allargat el catàleg de Messier de l’entrada 103 a la 104, en el 1948, Helen Sawyer-Hogg, duia el catàleg fins a l’entrada 107, afegint una sèrie de nebuloses que Méchain havia comunicat en la lletra del 1783 (publicada, com hem dit, per Johann Elert Bode). Però cal esperar a Owen Gingerich per fer un intent seriós d’atorgar entrada pròpia a les nebuloses addicionals de l’entrada 97.

En el 1953, Owen Gingerich proposa atorgar a les dues nebuloses les entrades 108 i 109. Mentre que la identificació de l’M108 com a NGC 3556 li va ser fàcil, la identificació concreta de l’M109 li va ser més problemàtica. Gingerich s’aventurà a identificar l’M109 amb l’NGC 3992, assumint que l’objecte descobert per Méchain el 12 de març del 1781 s’hauria trobat a una ascensió recta de 11h43m i a una declinació nord de 54,5º. La precisió és baixa, de manera que es correspon a una llenca de cel prou ampla, que inclou fins i tot l’estel Gamma Ursae Majoris, i moltes altres nebuloses, destacadament també l’NGC 3953. De fet, cal contemplar fins i tot tres possibilitats:
– que el 12 de març del 1781, Méchain descobrís la nebulosa NGC 3953, i que Messier calculés la posició aproximada de l’NGC 3953 i l’anotés com la corresponent a la “tercera nebulosa” de l’entrada 97.
– que l’NGC 3953 fos la nebulosa descoberta per Méchain, però que Messier l’hagués confosa després per l’NGC 3992, i que fos aquesta nebulosa la consignada com a “tercera nebulosa” en l’entrada 97.
– que tant Méchain com Messier haguessin observat l’NGC 3992. Aquesta era l’opció preferida per Gingerich, que es basà sobretot en el fet que l’NGC 3992 era, segons la seva opinió, la nebulosa més clarament visible en les rodalies de Gamma Ursae Majoris, i l’única accessible a l’instrumental emprat pels dos genis.

Gingerich escriu:

Malgrat que Flammarion trobà la notació de Messier de la posició de la nebulosa propera a Gamma Ursae Majoris, no va fer cap intent per numerar-la, i com que Méchain no donava posicions precises, la doctora Hogg va ometre la identificació d’aquesta i de l’altra nebulosa propera a Beta Ursae Majoris. D’acord amb el meu estudi d’aquesta regió, la nebulosa propera a Beta 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 en la seua còpia personal. Així, si els objectes de l’M104 a l’M107 hi són inclosos, em sembla lògic numerar l’NGC 3556 i l’NGC 3992 com a M108 i M109, respectivament, especialment ja que “

La proposta de Gingerich va prendre. En les obres de divulgació, els objectes afegits als 103 originaris foren recollits, bé com un “addendum” (com fa Patrick Moore, que consigna com a “oficials” fins a l’entrada 104, i la resta com a “afegits”) o integrats plenament en la llista (com fa David H. Levy, que arriba fins a l’entrada 110). En les monografies científiques, hom ha tendit a preferir les denominacions del Nou Catàleg General, però després es va consolidar l’ús de l’M109 com a denominació alternativa, i fins i tot preferent, a l’NGC 3992.

El 17 de març del 1956 fou detectada una supernova en l’NGC 3992, la primera i l’única detectada en aquesta galàxia (SN 1956A). Assolí una magnitud aparent màxima de +12,8, i resultà una supernova de tipus I.

En l’NGC 3953 hom ha registrat dues supernoves:
– el 12 d’agost del 2001, M. Migliardi i E. Dal Farra, van descobrir la primera quan tenia una magnitud aparent de +14,5. Assolí el màxim aquell mateix dia (+14,4) i després començà a declinar, amb les últimes imatges on era detectable datades d’octubre del 2001. Fou catalogada com a SN 2001dp i classificada com de tipus Ia.
– el 9 d’abril del 2006, Koichi Itagaki va descobrir una supernova en fase inicial, amb una magnitud aparent de +16,7. No assolí el màxim fins l’11 de maig (+15,1). Catalogada com a SN 2006bp, resultà una nebulosa de tipus II.

La distància de l’NGC 3992 a la Terra ha estat matèria de controvèrsia, amb alguns autors que la situen en uns 55 milions d’anys-llum (com és el cas del “Nearby Galaxies Catalog”, de Brent Tully) i d’altres ofereixen un rang de 60-110 milions d’anys-llum (NASA/IPAC Extragalactic Database). Si les estimacions més elevades (>80 milions d’anys-llum) fossin correctes, l’NGC 3992, com a M109, seria l’objecte de Messier més distant de la Terra (nosaltres, que hi hem anat, ens quedem amb l’estimació més conservadora recollida per Tully). La velocitat radial (d’allunyament) de l’NGC 3992 és de 1142 km•s-1, i a partir d’ella hom ha deduït la pertinença d’aquesta galàxia al “Núvol d’Ursa Major” o al “Cúmul d’Ursa Major” (Tully et al., 1996). D’altres autors, defineixen un grup galàctic més restringit al voltant d’aquesta galàxia (el Grup de l’NGC 3992).

Bottema & Verheijen (2002) analitzaren la distribució de les regions riques en hidrogen neutre (H I) de l’NGC 3992 i de tres dels seus satèl•lits (UGC 6923, UGC 6940 i UGC 6969), deduint-ne, per a l’NGC 3992 una presència elevada de matèria fosca, gràcies a la qual se genera i manté la barra central.

En el 2006, Henk Bril va reavaluar la identificació de l’M109 feta per Gingerich en el 1953. El punt de partida de Bril era la posició consignada per Messier per a aquesta nebulosa. L’ascensió recta, de 11h43m, segons Bril, era compatible amb l’NGC 3953 i amb l’estel Gamma Ursae Majoris, mentre que la declinació, de +54,5º, era compatible amb l’NGC 3992.

Henk Bril va comparar les posicions actuals de l’NGC 3992 i de l’NGC 3953 amb la posició indicada per Messier respecte de la “nebulosa propera a Gamma Ursae Majoris (=Phecda)” que hauria descobert Méchain el 12 de març del 1781. Segons Bril, l’objecte descobert per Messier seria l’NGC 3953 i no pas l’NGC 3992

Els dubtes quant a la identificació de l’M109 persisteixen. En les pàgines de messier.seds.org s’ha fet la proposta salomònica de designar l’NGC 3953 com a M109B, mentre que l’NGC 3992 mantindria la denominació d’M109 (o la de M109A):

Tal com va trobar Henk Bril en el 2006, la posició descrita per Messier coincideix bé amb l’NGC 3953, i no amb l’NGC 3992. Per tant, reconeixem això assignant a aquell objecte la designació M109B. Ens estimem més mantindre doncs el nom “M109” o, si ho preferiu, “M109A”, per a l’NGC 3992, primer perquè és àmpliament estesa, i segon per reconèixer la probable o possible descoberta originària d’aquest objecte per part de Messier” [Aquesta darrera afirmació sembla que indica la possibilitat que Méchain hagués observat l’NGC 3953, però que Messier hagués registrat de manera composta per error l’ascensió recta de l’NGC 3953 i la declinació de l’NGC 3992 en la seva còpia manuscrita]

El problema d’aquesta denominació és que indueix a la confusió de pensar que les dues galàxies són lligades físicament, quan no és el cas. De fet, aquesta fou una de les raons per descartar que les “nebuloses addicionals de l’entrada 97” rebessin les denominacions d’M97B (=M108) i M97C (=M109). Per tradició, ara ja resulta molt difícil d’arrabassar a l’NGC 3992 del títol d’M109, i cal veure si quallarà dir-li M109B a l’NGC 3953. Els dubtes quant a l’M109, en tot cas, afavoreixen la preeminències de les denominacions NGC, que no generen controvèrsia.

L’NGC 3992 de prop

Som ja davant per davant de l’NGC 3992. L’altra candidata a M109, l’NGC 3953, ens queda a uns centenars de milers d’anys-llum, i se’ns apareix com un objecte considerable, de magnitud +2 o +3, amb un diàmetre aparent d’uns 5º.

L’NGC 3992 és una galàxia espiral barrada, amb la forma clàssica de lletra φ o ϴ. La morfologia del disc (barra i braços) s’explica per l’efecte compactador de l’anomenada “matèria fosca” (és a dir, aquella part de la matèria que ni emet ni absorbeix radiacions). No és que l’NGC 3992 tingui una relació “massa:llum” espectacular, però si més elevada que la mitjana de galàxies espirals gegants.

El diàmetre del disc és d’uns 120.000 anys-llum. La barra central, per l’eix major, fa més de 50.000 anys-llum, i presenta un gruix mitjà de vora 15.000 anys-llum. L’astrogènesi es concentra en els braços espirals, mentre que és gairebé inapreciable en la barra.

L’NGC 3992, retratada per Hunter Wilson

El Grup de l’NGC 3992

En el centre d’aquest grup de galàxies trobem l’NGC 3992 i les seves galàxies satèl•lits: UGC 6923, UGC 6940 i UGC 6969.

El Grup de l’NGC 3992 (=Grup de l’M109) conté un bon grapat de galàxies. A banda de l’NGC 3992 i les seves galàxies satèl•lits, cal esmentar diverses galàxies espirals barrades (NGC 3718, NGC 3729, NGC 3769, NGC 3953, NGC 4010, NGC 4142, UGC 6840, UGC 6917), intermèdies (NGC 3726, NGC 3782, NGC 3893, NGC 3982, NGC 4085, NGC 4088, NGC 4102, NGC 4157, UGC 6983) i bulbars (NGC 3870, NGC 3913, NGC 3917, NGC 3922, NGC 3928, NGC 3949, NGC 3972, NGC 4100, UGC 6628, UGC 6667). També n’hi ha de lenticulars (NGC 3870, NGC 4026) i irregulars (UGC 7218).

Tot plegat, el Grup de l’NGC 3992 i els grups veïnes (com el Grup de l’NGC 3556, que visitàvem la setmana passada) constitueixen una de les col•leccions galàctiques més rellevants de la perifèria del Supercúmul Local o de Virgo. Però si en la concentració central, el Cúmul de Virgo, pròpiament dit, dominen les mastodòntiques galàxies el•líptiques, en aquests grups galàctics perifèrics (com s’esdevé també en el nostre Grup Local) els membres més destacats són les espirals gegants.

Carta celeste que mostra, vista des de la Terra, el sector nord del “núvol galàctic” de l’Ursa Major. L’NGC 3992 apareix ací assenyalada com a M109. El segon membre més destacat del Grup de l’NGC 3992 és la també espiral barrada de l’NGC 3953

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: