Messier 101: en el reino de las galaxias cercanas

Ha pasado todo el invierno desde que realicé la última entrada en el blog, pues los últimos meses han sido altamente intensos en mi vida, en el terreno profesional, pero, especialmente, en el terreno personal. Aun con esta deficiencia en la productividad escrita, tengo que agradecer a mis seguidores las visitas, que, echando un poco la vista atrás, a inicios de 2017, me devolvía un segundo año con el doble de visitas que el año pasado.

Aunque mi actividad de observación astronómica se ha reducido durante estos 3 o, incluso, 4 meses y, por desgracia, ya casi descarto hacer cualquier entrada respecto al espectacular cielo de invierno, quiero empezar con un tema similar como con el que acabé 2016, con una de las galaxias espectaculares del cielo. 

Aunque las capturas se realizaron entre febrero y primeros días de marzo, y casi podríamos considerar a esta galaxia del cielo propio de la primavera, esa pequeña ambigüedad estacional me permite hablar todavía de ella. Espero que disfrutéis con el texto.

 M101 y el primer objeto Méchain

En 1774, la Academia Real de Ciencias de París publicó la primera edición del Catálogo Messier, que había iniciado en 1764, diez años antes, con la finalidad de no confundir objetos difusos inmóviles entre las estrellas con núcleos cometarios, ya que Messier era, fundamentalmente, un entusiasta de la búsqueda de cometas. De hecho, entre 1764 y 1779, descubrió nada menos que 12 cometas. 

Messier fue admitido en la Academia Real de Ciencias de París en 1770, donde ya había intentado ingresar en repetidas ocasiones y había sido rechazado, quizás por su procedencia humilde o quizás por su falta de formación científica, o quizás por ambas.

 La primera edición comprendía 45 objetos, hasta el evidente cúmulo estelar de las Pléyades. Para cuando se publicó, Messier ya había extendido su catálogo y, de hecho, la Academia le publicó en 1780 un anexo a su catálogo original, que ampliaba en 24 objetos. Cuando se realizaba la publicación, Messier, que había conocido al que se convertiría en amigo y colaborador, Pierre Méchain, ya había empezado a descubrir nuevos objetos y había llegado al número 100 (13 de abril de 1781), nada menos que 22 nuevos objetos en apenas un año. 

Por aquel entonces, Méchain ya estaba ayudando a Messier en el descubrimiento de nuevos objetos y, así, Méchain registraba el objeto 101, el que nos ocupa Messier 101, la noche del 27 de marzo de 1781. 

Messier dio por finalizado su catálogo en el 103, siendo los últimos tres descubrimientos de su amigo Méchain, quien, además, descubría un gran número de cometas. La última edición de su catálogo fue publicada en 1784 en Connaissance des temps, cuyo editor de esta publicación oficial de efemérides astronómicas de Francia, entre 1788 y 1794, sería Méchain. Cumplidos ya los 70 años y cada vez más mermada su capacidad para la astronomía, reconocía en 1801 que la obra que W. Herschell estaba realizando, que llevaba ya compilados más de 2000 objetos de este tipo con medios claramente superiores, era mucho más ambiciosa y con una finalidad mucho más dedicada que con la que concibió la suya.

 Messier 101 al detalle

 Así pues, nos remontamos a una noche parisina del 27 de marzo de 1781, cuando Méchain, describe M101 como una nebulosidad sin estrellas, muy oscura y grande, que desaparece cuando ilumina los hilos de su micrómetro para medir ángulos. La primera referencia a su estructura espiral se la debemos a William Parsons en 1851 y su Leviatan de 72 pulgadas de diámetro (1,8 metros), por aquel entonces, el telescopio más grande del mundo. Sin saberlo, la catalogación en aumento de este tipo de objetos iba a abrir uno de los debates más bonitos e importantes de la cosmología moderna apenas 70 años después.

Efectivamente, y es que Messier 101 no es una galaxia cualquiera, es una de las grandes galaxias que podemos observar y fotografiar con facilidad. Se encuentra en la Osa Mayor, y empieza a levantarse en el horizonte pasada la media noche en el invierno avanzado o a primeras horas de la noche en la primavera. 

Se trata de una de nuestras galaxias vecinas, de nuestro entorno cósmico, si bien no pertenece al Grupo Local; una galaxia espiral no del todo típica y simétrica, que carece de la existencia de un bulbo central definido de alta densidad estelar, típica de las galaxias espirales. 

Su proximidad, de unos 21 millones de años luz, permite que brille en el cielo con la magnitud visual aparente de 7,8, que responde a unos 200 000 millones de soles, quizás algo mayor que nuestra Vía Láctea, sosteniendo unos 22 minutos de arco en el cielo fotográficamente. 

La primera distancia precisa a la galaxia se estableció por el método de las estrellas Cefeidas y fue realizada por el HST en 1994, fijándose en 24 ± 2 millones de años luz, si bien, la recalibración de este método de cálculo de distancias ha hecho que su valor baile en cifras de entre los 21 y los 27 millones de años luz históricamente. Una de las mejores fotografías publicadas hasta el momento de M101, con un detalle impresionante para una galaxia espiral, es, precisamente, del HST (51 tomas a lo largo de diferentes años) en combinación con otros telescopios terrestres y que se publicó en octubre de 2006 [1].

De la proximidad de esta galaxia, atestigua históricamente la tenacidad del astrónomo de origen holandés A. van Maanen, quien, a partir de 1912 y desde el observatorio de Monte Wilson, intentó medir velocidades propias de estrellas, al igual que había realizado exitosamente mediciones con anterioridad en el cúmulo globular de nuestro halo galáctico M13.

 Tres supernovas han sido descubiertas en M101, SN1909A, 1951H y SN1970G, de las cuales, existe la seguridad de que las dos últimas fueron de tipo II o supernovas por colapso de núcleo. El remanente de la última fue identificado por el telescopio espacial Chandra en rayos X. Finalmente, el descubrimiento de una supernova de tipo Ia recientemente, la supernova 2011fe por PTF (Palomar Transient Factory) el 24 de agosto de 2011, permitió fijar la distancia con la mayor precisión hasta el momento. Esta supernova la pude seguir con detalle desde el Observatorio Astronómico de Forcarei (OAF), donde me encontraba trabajando por aquel entonces.

 

Si en la entrada anterior hablábamos de las regiones de formación estelar HII en otra gran galaxia cercana, la del Triángulo o Messier 33, ahora hablaremos no solo de la presencia de este mismo tipo de regiones, sino de la gran cantidad que se hacen visibles en sus brazos. En 1969, P. W. Hodge catalogaba más de 189 regiones HII y, en 1990, este mismo autor junto con M. Gurwell, J-D Goldadser y R.C. Kennicutt enumeraban más de 1200 catalogadas con las nuevas tecnologías de detectores CCD con los telescopios de Kit Peak de 2,1 y 0,9 metros [2]. Algunas de estas regiones, por su gran tamaño (y que constituyen entradas del NGC), son conocidas como GEHR (Giant extragalactic HII regions), donde es posible localizar con las técnicas actuales estrellas muy jóvenes y luminosas de tipo espectral O, B e, incluso, estrellas de tipo Wolf-Rayet (W-R) [3] y [4].

 Actualmente, los últimos resultados de la astronomía espacial (HST) nos devuelven la posibilidad de la existencia de más de 3000 regiones HII, que indican la elevada tasa de formación estelar de la galaxia.

 Utilizando Aladin [5], podemos identificar todas las regiones HII; lógicamente, nuestra resolución dista mucho de la instrumentación profesional, por lo que podemos realizar un filtrado de solo las regiones HII más brillantes y que se corresponden con objetos catalogados como NGC [6]. Con este filtrado, podemos identificar en nuestra toma ocho objetos NGC.

 

Si bien, al igual que en la entrada anterior, por su sencillez, tengo que recomendar la utilidad de calibrado astronométrico e identificación de campo de Astronometry.net [6], aplicación on-line a la que podemos subir nuestras tomas en formato JPG, PNG o FIT. El resultado lo tenéis en las imágenes de a continuación.

 

Por último, cabecitar que M101 no es una galaxia solitaria; está acompañada por un grupo de otras nueve, entre las que destacan NGC5474 (la más brillante del grupo), NGC5585, NGC 5204, NGC 5238, NGC 5477 y las UGC 8508,8837 y 9405.

 

Referencias: 

[1] http://hubblesite.org/image/1865/news_release/2006-10

[2] The HII Regions of M101. An Atlas of 1264 emission regions. The Astrophysical Journal. Supplement Series 73, Agosto 1990.

[3] Massive Stellar Content of Giant HII Regions in M33 and M101. Anne Pellerin, The Astronomical Journal 131, Febrero 2006.

[4] Como ya citamos en la entrada anterior, las estrellas Wolf-Rayet (WR) son estrellas de más de 20 masas solares, muy calientes (35 000 grados superficiales de media), lo que les confiere una tonalidad típicamente azulada intensa y que sufren grandes pérdidas de masa debido a los fuertes vientos estelares que generan intensas líneas de emisión en sus espectros. La primera estrella de estas características fue identificada en el Cisne (HD191765 o WR134) por los astrónomos C. Wolf y G. Rayet (1867) desde el Observatorio de París con el 40 cm. Su naturaleza fue un misterio hasta entrado el siglo XX. La conocida Crescent Nebula (NGC6888) está asociada a la WR 136. A veces, forman asociaciones denominadas OB. Existe una subclasificación de este tipo de estrellas, que sobrepasa los conocimientos que deseamos ofrecer, pero que el lector encontrará con facilidad en Internet.

[5] http://aladin.u-strasbg.fr/

[6] Como ya citamos en la entrada anterior, el catálogo NGC (acrónimo inglés de New General Catalogue), al que se suele citar frecuentemente en obras de astronomía, es un catálogo mucho más amplio y posterior al Catálogo Messier (110 objetos). Su nombre original es Nuevo Catálogo General de Nebulosas y Cúmulos de Estrellas; fue compilado durante una década (1880-1890) por el astrónomo Danés J. Dreyer a partir de observaciones de William y John Herschel, conteniendo un total de 7840 objetos. A finales del siglo XIX, contemplaba todos los objetos de cielo profundo descubiertos hasta ese momento entre las estrellas: nebulosas, galaxias y cúmulos de estrellas. Posteriormente, este catálogo sería ampliado con los IC e IC-II, añadiéndose unos 5000 objetos más.

[6] http://nova.astrometry.net/upload.