Catàleg Charles Messier. Objecte M83

Clic per engrandir. Si la nostra Via Làctia s'assemblés a aquesta, segur que estaríem
orgullosos de la nostra llar! La bella galàxia espiral Messier M83 està ubicada a la
constel·lació meridional de la Hidra (la Serp d'Aigua) i també és coneguda com NGC 5236 i
com la galàxia Molinet del Sud. La seva distància és d'uns 15 milions d'anys llum. Sent
aproximadament dues vegades més petita que la Via Làctia, la seva grandària en el ce
és de 11x10 arcmin. La imatge mostra braços espirals grumollosos i ben definits, rics en
estrelles joves, mentre que el disc revela un complex sistema de intricats carrils de pols.
Aquesta galàxia és coneguda per ser un lloc de vigorosa formació estel·lar. Crèdit imatge: ESO.

Descoberta en 1751-52 per l'abat Nicholas Louis de la Caille.

M83 va ser classificada com un pas intermedi entre les espirals normals i les barrades per G. de Vaucouleurs, en la seva classificació com SAB(s)c. En aquesta magnífica imatge nostra (abaix), apareixen ben definits els seus braços espirals que li donen una aparença molt dinàmica, embellits pels seus grups vermells i blaus "difuminant" els braços. Les agrupacions vermelles són aparentment nebuloses gasoses difuses en les quals s'estan formant estrelles, i que són excitades per aquestes joves estrelles calentes. Les regions blaves representen poblacions de joves estrelles formades recentment (fa alguns milions o dotzenes de milions d'anys). Entre els pronunciats braços espirals hi ha regions amb molt poques estrelles. Línies de pols fosca segueixen l'estructura espiral fins al disc,i poden seguir-se bé dins de la regió central fins al nucli, que té només 20" de diàmetre. Aquest nucli mostra unes fortes línies d'emissió. Està compost d'una població més antiga d'estrelles groguenques dominant la regió central, i s'estén al llarg de l'estructura barrada. 

La imatge inferior va ser obtinguda per David Malin amb el Telescopi Anglo-Australià de 3'9 metres de l'Observatori Astronòmic Australià. Els que estiguin interessats podeu obtenir informació més detallada d'aquesta imatge. També hi ha disponibles més imatges de M83 amb el mateix telescopi.

 

 

David Malin, en les seves antigues publicacions, sempre donava una distància d'uns 25 milions d'anys-llum, com en el seu llibre "A View of the Universe" (Una visió de l'Univers). En el capítol 4, mentre que en el seu "Galaxies" (Galàxies), capítol 8, s'afegeix al grup dels que reivindiquen una distància d'uns 10 milions d'anys-llum, i dóna un argument, és a dir que les estrelles més brillants poden ser vistes individualment més enllà d'aquesta distància. M83 s'allunya a 337 km/seg, el que implica una distància una mica més llarga de donada per la llei de Hubble. (H0 = 75 sobre 15 milions d'anys-llum, sense correcció per les pertorbacions del cúmul galàctic de la Verge, el corrent central de Verge, però en perfecta consonància amb el valor de 15'3 milions d'anys-llum donat per R. Brent Tully en el seu "Nearby Galaxies Catalog". Kepple/Sanner van donar un altre valor a la desviació amb una distància de 22 milions d'anys-llum.

Aquesta galàxia és de vegades anomenada "Molinet Austral". Forma un petit grup físic, el grup de M83, amb la peculiar ràdio galàxia Centaurus A (NGC 5128) i la inusual galàxia NGC 5253 al Centaure. R. Brent Tully també inclou els següents més petits i difusos presumibles (o possibles) membres d'aquest grup: NGC 4945, NGC 5102, NGC 5164, NGC 5408, ESO 381-20 (MCG-6-28-017; 1243-1233 ), ESO 324-24 (MCG-6-30-003; 1324-1341), ESO 444-84 (MCG-5-32-000; 1334-1327), ESO 325-11 (1342-1341), i ESO 383-87 (MCG-6-30-025; 1346-35).

Cinc o sis supernoves s'han registrat fins ara a M83, més que en cap altra galàxia Messier:

• 1923A observada per CO Lampland a l'Observatori Lowell, de magnitud 14.
• 1945B apareguda el 13 de juliol de 1945 i que va aconseguir magnitud 14'2. Aquesta supernova només va poder ser detectada el 1990 per W. Liller en unes plaques fotogràfiques preses a la Harvard Station a Bloemfontein (Sud-àfrica), i va poder ser seguida entre el 13 de juliol i el 7 d'agost (veure IAU Circular 5091).
• 1950B va ser observada per G. Haro i aconseguir una magnitud de 14.5 en el seu punt màxim.
• 1957D descoberta per HS Gates el 13 de desembre de 1957 i que va aconseguir només magnitud 15.0, va ocórrer a uns 3' NNE del nucli.
• La supernova 1968L va ser descoberta visualment per l'astrònom aficionat Jack C. Bennett, de Pretòria, Sudàfrica, quan estava fent un escombrat a la recerca d'estels; aquesta va ser de tipus I, localitzada a 5' per davant del nucli i va aconseguir una magnitud de 11-12.
• 1983N va aparèixer el 3 de juliol de 1983 i va aconseguir una brillantor de magnitud 12.5. 

Durant anys, M83 ha estat la galàxia en què s'han descobert més supernoves, però NGC 6946 ha superat la seva marca i n'ostenta avui el rècord amb un nombre total de 8, (N. del T. en el moment de escriure aquest article; 2009), però manté l'actual rècord amb un número total de 9. A més, M61 també s'ha posat al dia i ha igualat la marca de sis supernoves a finals del 2008. 

M83 va ser descoberta per l'abat Nicholas Louis de la Caille al Cap de Bona Esperança el 23 de febrer del 1752; era el seu objecte Lacaille I.6. Així es va convertir en la primera galàxia descoberta més enllà del Grup Local, i la tercera de totes les galàxies, després de M31 i M32. Va ser després catalogada per Charles Messier el 17 de febrer de 1781; des de casa seva a la part nord de Paris (a 49 graus de latitud Nord), és tan difícil d'observar que va afirmar que "Un pot veure-ho només si té una gran capacitat de concentració". L'autor d'aquest article pot corroborar que és un dels objectes Messier més difícils des del sud d'Alemanya. A causa d'això, l'antic catàleg d'objectes de l'hemisferi Nord tendia a subestimar considerablement la seva brillantor; p.e. Becvar li atribuïa una lluentor de només 10'1 magnituds. 
 

Aquesta imatge del Hubble proporciona una vista de prop de la miríada d'estrelles properes
al nucli de M83, la brillant regió blanquinosa a l'extrem dret. El color vermell de la imatge
representa la llum infraroja i l'hidrogen brillant produït per les estrelles acabades de néixer.
El blau representa l'oxigen i la llum ultraviolada d'estrelles lleugerament més velles. Crèdit:
NASA, ESA i l'Equip del Llegat del Hubble. Crèdit: (STScI / AURA).

A principis de segle XIX, l'observador australià James Dunlop la tenia classificada amb el número 628 en el seu catàleg. La seva estructura espiral va ser descrita i dibuixada per William Lassell que la va descriure com una "espiral de tres braços". 

M83 és un de les obres mestres de l'espai profund austral, però molt difícil per als observadors de latituds al nord, com ja s'ha dit. És inclús difícil de trobar: primer cal localitzar una de les estrelles Gamma o Pi Hydrae. Es pot localitzar també per "star hopping" (saltant d'estrella en estrella) des Gamma Hydrae (magnitud 3, tipus espectral G5 III) que està a 6'5 graus N i 3 graus 15' (19 minuts en RA) Oest, o des de Pi Hydrae (magnitud 3'27, tipus espectral K2 III) des de la que M83 està a uns 3 graus 15' Sud i 6 graus 20' Oest. Seguint una cadena d'estrelles de magnituds 5 a 7, arribem a un estel groguenc de magnitud 5'83 de tipus espectral F6 i un estel blanc de magnitud 7'0 (tipus espectral A5 V) que està a uns 30' NE de M83. Un Star hopping des de Gamma també us portarà a prop de NGC 5601 (H1.138), una galàxia el·líptica de magnitud 10'2.

Els habitants australs poden trobar M83 més fàcilment des de la constel·lació del Centaure, ja que està just al nord de la frontera entre Hidra i aquesta constel·lació. Des Iota i Theta Centauri, al cap de la figura del Centaure, cal localitzar les estrelles i, h i k ( esmentades per Messier), així com g Centauri, totes elles entre les magnituds 4 i 5; també se les coneix com 1 i Cen, 2 g Cen, 3 k Cen, i 4 h Cen. g i i apunten cap a M83 (i més enllà a Gamma Hydrae); la galàxia apareix més enllà de i, al doble de distància que la que té fins g. 

M83 al web del SEDS
Índex del Catàleg Messier del blog

Starlink, el tren de llums del cel

Starlink és una mega-constel·lació de satèl·lits de l'empresa SpaceX. Està pensada per proporcionar accés a Internet barat a qualsevol regió de la Terra i als racons més remots del planeta. En última instància, podria tenir fins a 42.000 satèl·lits, tots situats en òrbita baixa a altituds d'entre 330 quilòmetres i 1.320 quilòmetres.

Connectant a tota la població mundial a Internet

Tots aquests satèl·lits s'estan posant en òrbita amb els llançadors de SpaceX, utilitzant Falcon 9 d'ocasió. El dia 1 de març 242 satèl·lits ja s'han posat en òrbita, dos prototips Tintin A i B (febrer de 2018). La seva entrada parcial en servei està prevista per a la segona meitat del 2020 als Estats Units i el Canadà. Starlink calcula que podrà començar a proporcionar un servei limitat de 400 satèl·lits, o 610 Mb/s. Amb 800 satèl·lits, la connexió hauria d’augmentar fins a 1 Gb/s.

Els primers 60 satèl·lits de la constel·lació de Starlink. Es veuen aquí en el seu dispensador,
instants abans de ser alliberats a l’espai. © SpaceX 

La polèmica

A causa d’aquest nombre tan gran de satèl·lits, aquesta mega-constel·lació provoca moltes controvèrsies a causa dels riscos provats que pot suposar per a l’activitat dels satèl·lits en òrbita baixa (avaries, col·lisions, pèrdua de control). A això s’afegeix el fet que, malgrat el reduït nombre de satèl·lits en òrbita (240), aquests últims ja molesten les observacions d’astrònoms i personatges científics i polítics que es veuen obligats a accelerar per avisar les autoritats sobre la contaminació lumínica generada pels satèl·lits Starlink.

Exemple de la contaminació en les observacions astronòmiques de la desfilada del tren Starlink en aquestes dues imatges:

Una agrupació de 115 imatges entre les 20:26:40 i les 20:38:45 UT, davant les estrelles del Lleó. L'altra és agrupació de 68 imatges entre les 20:39:10 i les 20:45:30 UT, de l'estrelles del Cranc. Fotografies d'una càmera Cànon EOS 80D + EF 2.0 / 35 mm, 5 segons d'exposició, 1000 ISO. Des del centre de la ciutat de Leiden.

Per la seva banda, SpaceX diu que evidentment es prenen molt seriosament aquests dos temes i el mateix Elon Musk es compromet a trobar solucions per reduir l’impacte de la seva constel·lació  sobre les observacions astronòmiques de la Terra i evitar la saturació de la òrbita baixa.

Si es realitzen 12.000 satèl·lits Starlink, aquests superaran el nombre d’estrelles visibles a simple vista. Dit això, tot i que el projecte preveu un total de 42.000 satèl·lits, heu de saber que un miler dels seus satèl·lits són necessaris per proporcionar un servei de qualitat: incloure una velocitat i una latència adaptades a les necessitats per poder cobrir el conjunt del planeta i zones comercialment atractives. Dit d’una altra manera, SpaceX adaptarà el nombre de satèl·lits en òrbita d’acord amb el seu èxit comercial i tan aviat com canviïn les limitacions d’accés a l’ample de banda

No s’ha d’oblidar que SpaceX no és l’únic projecte de mega-constel·lació de satèl·lits d’Internet. Podem citar com a exemple la constel·lació de Kuiper d'Amazon que hauria de tenir 3.500 satèl·lits i els de OneWeb (648 satèl·lits) i el Startrocket rus (200 satèl·lits).

SpaceX: 60 satèl·lits més incloent-ne un de fosc per a Starlink

Seixanta satèl·lits més van ser posats en òrbita amb èxit per SpaceX el 6 de gener per completar la seva futura xarxa d'Internet. Ara té 180 unitats (N. del T. a data del 7/1/2020) i s’hauria de posar en servei aquest any (només als Estats Units i Canadà), però després d’almenys dos llançaments més.

Imatges de la fase del desplegament reeixit de 60 satèl·lits Starlink. Crèdit: SpaceX, Twitter. 

Més tard, Starlink hauria de permetre als usuaris d’Internet situats en llocs aïllats -o a bord d’avions o vaixells- accedir a una xarxa d’internet de qualitat. Per a això, caldria posar en òrbita diverses dotzenes de sèries més. Gwyne Shotwell, president de SpaceX, va anunciar el mes passat que la companyia ho farà així, amb entre 35 i 38 llançaments enguany.

Cal destacar que un dels mini-satèl·lits llançats a principis del 2020 està cobert amb un revestiment fosc destinat a limitar els reflexos dels quals els astrònoms de tot el món es queixen des de fa diversos mesos. "Encara és massa aviat per saber si aquest recobriment és efectiu. En qualsevol cas, només és un primer pas i no serà suficient per resoldre els problemes dels astrònoms amb Starlink", remarca Jeff Hall, director de l'observatori Lowell de Flagstaff (Estats Units).

SpaceX és ara l’operador amb la flota de satèl·lits comercials més gran del món. © SpaceX  

Al vídeo següent podreu observar el tren de satèl·lits de la constel·lació Starlink, que son ben visibles durant els trànsits nocturns per sobre dels nostres caps. Crèdit: ViralVideoLab

Vols veure a les nits el tren dels satèl·lits Starlink de SpaceX?

Una processó d'una seixantena d'objectes lluminosos clarament identificats desfila pel cel nocturn des del 24 de maig del 2019, despertant la delícia d’uns i la frustració d’altres. Es tracta dels satèl·lits de la constel·lació Starlink de SpaceX, que acabarà comptant-ne amb 12.000 per tal d’assegurar la cobertura global d’Internet, molts més que el nombre d’estrelles visibles a simple vista al cel (aproximadament unes 9.000). Només un dia després del llançament, l’arqueòleg i astrònom Marco Langbroek va veure la processó per satèl·lit al seu pas pel nord d’Europa. (veure imatges més amunt).

Els satèl·lits Starlink són visibles a simple vista diverses vegades a la nit, ja que orbiten la Terra en uns 90 minuts, més o menys com l'estació espacial internacional (ISS-EEI). Diversos llocs de seguiment de satèl·lits (en anglès) ja estan en alerta i anuncien els propers trànsits del tren de satèl·lits Starlink al cel de la vostra ciutat, com CalSky.com, N2YO.com i me.cmdr2.org/starlink, o des de Starlink Apareixen com a estrelles de lluminositat relativament baixa (entre +6,5 i +4 de magnitud aparent) però suficients per provocar por, en un proper futur de molèsties per a les observacions astronòmiques, els satèl·lits es mouen actualment en una òrbita baixa al voltant de 440 km sobre el nivell del mar. La processó molt atapeïda hauria d’esclatar una mica en els propers dies, ja que s’uniran de forma independent a una òrbita operativa a una altitud de 550 km.

En resum; la polèmica està servida.

Per què no ens adonem que la Terra està girant?

No ho notem, però tot i així, la Terra gira sobre si mateixa. Així, en un punt situat a l'equador gira a uns 1.670 km per hora!.

No sentim que la Terra gira, però això no impedeix que els objectes situats a la seva superfície traeixin el seu moviment. De fet, la rotació de la Terra és responsable d’una força de Coriolis que desvia moviments inercials a la dreta a l’hemisferi nord i a l’esquerra a l’hemisferi sud, (recordeu el famós experiment del gir de l'aigua als desaigües?). Va ser llavors i gràcies a un pèndol suspès de la volta del Panteó Paris, que Jean Bernard Léon Foucault va demostrar la rotació de la Terra el 1851.

 

La rotació de la Terra, un moviment uniforme
 

La velocitat de rotació de la Terra és certament relativament alta. L’important però, és que aquesta velocitat sigui constant. El moviment de rotació de la Terra és uniforme, cosa que no dóna lloc a cap sensació particular. Feu un experiments: Seieu en un tren o en un cotxe, quan viatja a velocitat de creuer, no sentiu res, encara que sigui el TGV. Només es pot sentir físicament l’acceleració i la frenada. De fet, en aquests moments, les forces ens atreuen cap al nostre seient o ens rebutgen. 

Aquest vídeo és una interpolació d'imatges rebudes de la NASA DSCOVR: EPIC. El satèl·lit està situat al punt L1 de Lagrange, a 1 milió de milles de la Terra en l'eix cap al Sol, i per tant té una vista permanent del costat diürn de la Terra. Les imatges s'envien cada 1 o 2 hores. L'algoritme de Blueturn proporciona una interpolació de 60Hz en temps real.

Els efectes de la força centrífuga

Per seguir el moviment circular de la Terra, cal aplicar una força al cos. En cas contrari, el principi d’inèrcia ens faria moure en línia recta. La força en qüestió és la de la gravetat, que es desglossa en dos termes:

- La força gravitatòria (responsable d’una acceleració de 9,8 m/s²) que resulta de la massa de la Terra i que ens atrau cap al seu centre.

- La força centrífuga (responsable d’una acceleració d’aproximadament 0,02 m/s²) que resulta de la rotació de la Terra i que tendeix a expulsar-nos d’aquesta.

Per sentir la rotació de la Terra, l’efecte centrífug hauria de ser més fort que la gravetat.

Ho he vist aquí

25.000!

Quan es va iniciar aquest blog, aquesta modesta xifra era un dels primers objectius, i que finalment s'ha pogut assolir al disposar de més temps (i ganes, perquè no) per anar incorporant-hi nous continguts. I aconseguir aquest nº de visitants era tot un repte per a un modest blog de divulgació científica en català i principalment dedicat a l'astronomia; una llengua minoritària i una ciència més minoritària encara.

En aquesta amanida d'articles hem intentat incorporar una mica de tot, ciència bàsica, missions espacials, curiositats, traduir a la nostra llengua el Catàleg Messier del SEDS, i molt especialment imatges. Imatges fascinants amb les que la tecnologia ens permet gaudir i ens sorprèn dia rere dia, i que amb les ganes de fer divulgació, han estat el manual d'ús d'aquest blog.

Bé, el cas es que ja hem arribat a les 25.000 visites, agrair-vos a tots i totes els que algun cop hi heu fet una ullada, hi heu passat per casualitat, o en sou "fidels" seguidors. Gràcies a tots per ajudar a anar fent més gran aquest petit espai de divulgació del món que ens envolta, dins i fora de la nostra atmosfera.

La intenció sempre ha estat la d'apropar aquesta fascinant branca de la ciència als més curiosos, i si son estudiants molt millor, i si hem ajudat a aclarir algun dubte, a despertar noves vocacions, és un altre dels objectius que hem assolit. Si hem aconseguit entretenir, sorprendre i en algunes ocasions provocar un somriure ens donem per satisfets i haurà valgut l'esforç. Continuarem el nostre viatge cap a les 50.000 i més enllà. 

Podríem concloure l'entrada amb un article de l'estil de sempre, però ens permetreu que ho fem amb una mica d'humor en aquest dia especial. Gràcies a tots i totes.

A causa de la menor contaminació de l'aire, les latituds i longituds són ara visibles al cel

Ens continuem trobant en aquest racó.

Catàleg Charles Messier. Objecte M82

Descoberta per Johann Elert Bode el 1774. 

Formant un parell físic molt evident amb la seva veïna, M81 (les galàxies de referència per a molts habitants de l'hemisferi Nord), aquesta galàxia és el prototip d'irregular del segon tipus, és a dir un "disc" irregular. El seu nucli sembla haver patit abundantment arran d'una trobada propera gairebé recent amb M81, tenint un esclat intens de formació d'estrelles i mostrant evidents línies fosques.

Aquest turbulent flux de gas explosiu és així mateix una font intensa de soroll de ràdio, descoberta per Henbury Brown el 1953. La font de ràdio va ser denominada primer Ursa Major A (La font de ràdio més intensa en UMa) i catalogada com 3C 231 al Third Cambridge Catalogue of Radio Sources. 

En l'infraroig, M82 és la galàxia més brillant del cel; exhibeix l'anomenat excés infraroig (és més brillant a longituds d'ona de l'infraroig que a la part visible de l'espectre). Aquest comportament també pot observar-se per a la companya de M51, M51B (NGC 5195), i per la peculiar galàxia NGC 5128 (Centaurus A). L'aparença visual és la d'una estella platejada, tal com la descriu John Malles. 

Clic per engrandir. Imatge en infraroig capturada pel telescopi Spitzer per poder conparar
amb la imatge visible del NOAO. Crèdit. NOAO/NASA/JPL-Caltech/C. Engelbracht (University of Arizona)

Recentment, al voltant de 100 cúmuls globulars de formació recent (joves) s'han descobert amb el Telescopi Espacial Hubble. La seva formació probablement sigui un altre efecte desencadenat per la trobada amb M81. S'estima que l'última trobada de marea va tenir lloc fa de 50 a més de 100 milions d'anys: el valor més recent de STScI (Institut Científic del Telescopi Espacial) és de 600 milions d'anys, quan s'inicia el comportament interactiu amb períodes de 100 milions d'anys.

Com a membre de el grup M81, M82 està a 12 milions d'anys de llum de distància. 

M82 va ser descoberta el 31 de Desembre de 1774 per Johann Elert Bode juntament amb M81; la va descriure com una "taca nebulosa", a uns 0,75 graus de M81, "és molt prima i de forma allargada", i la va catalogar amb el Nº 18 en el seu catàleg. Pierre Méchain de forma independent va redescobrir les dues galàxies com taques nebuloses a l'agost de 1779 i va informar d'elles a Charles Messier, qui les va afegir al seu catàleg després de mesurar la seva posició el 9 de Febrer de 1781. 

Composició en múltiples freqüències d'ona amb les observacions del Telescopi Espacial
Hubble, Observatori de Raigs X Chandra i el telescopi espacial Spitzer. Crèdit:
NASA/CXC/JHU/D. Strickland, ESA/STScI-AURA, JPL Caltech/C. Engelbracht.

M82 és un dels pocs objectes de Messier que s'han assignat a un nombre Herschel, H IV.79, basat en una observació del 30 de setembre de 1802, ja que William Herschel habitualment evitava de forma acurada incloure en el seu catàleg als objectes de Messier. 

William Parsons, Tercer Comte de Rosse, va ser el primer a destacar les sendes fosques de pols i les taques visibles a la part central de M82.

Halton Arp ha inclòs a M82 com la Nº 337 en el seu Catàleg de Galàxies Peculiars.

S'han reportat una supernova falsa i una altra autèntica per M82 fins ara:

- Lebofsky, Rieke, i Kailey van informar de la descoberta d'una supernova, 1986D, que probablement ha tingut lloc a M82, i per exemple s'assenyala en el llibre de Kenneth Glyn Jones . No obstant això, aquesta "SN" ha resultat ser una falsa alarma. Realment, el que va enganyar els descobridors va ser una font lleugerament variable de 2 micròmetres.

- Supernova 2004am va ser descoberta més tard en imatges captades a l'Observatori Lick el 21de Novembre de 2003, quan tenia una magnitud aparent de 17,0.

M82 al Web del SEDS
Índex del catàleg Messier del blog

Ones gravitacionals: la fusió de dos forats negres molt diferents detectats per primera vegada

LIGO i VIRGO continuen detectant les ones gravitacionals produïdes per col·lisions de forats negres estel·lars. Per primera vegada, la fusió observada es va produir amb forats negres de masses realment diferents. Suficient per comprovar nous aspectes de la física i astrofísica d’aquests objectes.

Imatge extreta de la simulació numèrica d'una fusió binaria de forats negres a l'origen
de la font de les ones gravitacionals GM190412, amb masses asimètriques i una
precessió orbital. Crèdit N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute
for Graviotational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration.

Hem entrat a l’era de l’astronomia gravitatòria des de fa uns anys gràcies als treballs pioners de Kip Thorne i Rainer Weiss a un costat de l’Atlàntic, i d’Alain Brillet i Thibault Damour a l’altra costat, sense oblidar tots els altres membres de les col·laboracions Ligo i Virgo que van permetre la detecció i l’anàlisi de les ones gravitacionals així com, per descomptat, tants altres noms associats durant dècades a la seva cerca (Ron Drever, Vladimir Braginsky etc. ..). Recordem que aquestes ones, predites per la teoria relativista de la gravitació de Einstein, són les ones en l'estructura de l'espai-temps que es distorsionen una mica com ho faria l'ona sonora en un sòlid.

La primera font detectada va ser, recordem GW150914, i es tractava de la fusió de dos forats negres de massa estel·lar. Una part de la massa total dels dos objectes, que contenia cadascun més de 30 vegades la massa del Sol, es va convertir en ones gravitacionals. Per donar una idea de l’energia que representa un succés així, imaginem que, si aquestes ones gravitacionals haguessin estat ones electromagnètiques, la font de la col·lisió observada el setembre del 2015 hauria aparegut al nostre cel més brillant que la Lluna plena. No obstant això, l'esdeveniment va tenir lloc a uns 1.300 milions d'anys llum de distància de la Via Làctia.

Algunes de les col·lisions d'estrelles de neutrons també es van descobrir mitjançant de la seva emissió d'ones gravitatòries i també electromagnètiques, donant un nou impuls al que s'anomena com al "multimissatger astronòmic" que pot combinar els senyals d'aquestes ones amb fluxos de neutrins.

Pel que fa a les fusions del forat negre, LIGO i VIRGO fins ara només han detectat col·lisions amb estrelles compactes de massa comparable, com és el cas del GW150914. Però avui dia, mentre que la tercera campanya d'observacions amb aquests detectors d'ones gravitatòries -el  termini d'O3, com diuen els investigadors- va començar el primer d'abril de 2019, els astrònoms han acabat d'explicar a un article a arXiv que un senyal molt particular havia estat mesurat per LIGO i VIRGO el 12 d’abril de 2019 a les 7.30 i 44 hores, hora de París. De fet, tot indica que la font anomenada GW190412 va implicar la fusió de dos forats negres les masses de les quals són realment diferents aquesta vegada: tot una estrena!

Simulació numèrica d'una fusió binaria de forats negres a l'origen de la font de les
ones gravitacionals GM190412, amb masses asimètriques i una precessió orbital.
Crèdit N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno(Max Planck Institute for
Graviotational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration.

De la mateixa manera que el so produït per un instrument musical pot donar informació sobre l'estructura i la composició de l'instrument, les ones gravitacionals emeses per la col·lisió i la fusió de dos forats negres són riques en informació de tot tipus, en particular la massa i el moment angular associats amb la rotació de cada forat negre, però també la inclinació relativa comparada amb nosaltres del pla orbital inicial de les dues estrelles compactes abans de la fusió i, per descomptat, la distància a la qual es va produir. També podem provar la relativitat general a la recerca d’una nova física que l’estengui més enllà, com per exemple la de la teoria de les supercordes.

Una clau per entendre el naixement dels forats negres estel·lars binaris

Es va descobrir així que, en el cas de GW190412, una de les dues estrelles no només ha de ser aproximadament de tres a quatre vegades més massiva que l'altra, sinó que els forats negres que es van fusionar tenien masses de l'ordre de 30 i 8 vegades la massa del Sol. Es creu que l'esdeveniment s'ha produït aproximadament a 2.300 milions d'anys llum de la Via Làctia.

Els astrofísics relativistes van avui més enllà gràcies a l'asimetria de masses. Sabem que les ones (so, llum, etc.) es poden desglossar en la suma d’ones d’una freqüència simple i ben definida descrita per sinusoides elementals. Així doncs, hi ha un espectre com diuen els físics amb certes freqüències presents i d’altres no. Cadascuna d’aquestes ones elementals també té una amplitud, de manera que certs components, en el cas d’un so per exemple, serien molt forts i d’altres gairebé inaudibles. Aquests harmònics són en certa manera la targeta d’identitat d’un so i, per tant, d’un instrument musical i la partitura que podem tocar amb ell.

En el cas de GW190412, els investigadors van poder mesurar els harmònics teòricament predits per les equacions de la relativitat d'Einstein que encara no hem arribat encara a observar tant per les masses dels forats negres en joc eren comparables entre sí, i en menor mesura, perquè la sensibilitat dels detectors es millora constantment durant les pauses entre dues "series".

En un comunicat de premsa del CNRS, que participa en la col·laboració Europea de Virgo mitjançant el detector situat no lluny de Pisa, a Itàlia, Giancarlo Cella, investigador de l’Istituto nazionale di Fisica Nucleare (INFN) italià, i actualment coordinador de l’anàlisi de les dades de la col·laboració amb Virgo explica que  “els detectors de VIRGO i LIGO són cada cop més sensibles, la taxa de detecció augmenta i esperem observar esdeveniments nous o inesperats. GW190412 és inusual i interessant, a causa de la gran diferència de massa entre els dos forats negres que s'han fusionat. Descobrim que aquests sistemes existeixen i aprenem més sobre la seva raresa. Això ens permetrà entendre com es van formar, una pregunta que em fascina”.

La teoria de la gravetat d’Einstein en surt reforçada, així com la teoria dels forats negres basada en la famosa mètrica de Kerr que descriu l’espai-temps associat a un forat negre en rotació. Finalment, resulta que hi ha diversos escenaris que permeten donar compte de la disparitat entre les masses dels forats negres dels sistemes binaris i que condueixen a prediccions sobre les poblacions d’aquests objectes. Aquests escenaris depenen especialment dels llocs on es formen forats negres binaris, per exemple en cúmuls globulars o al voltant de forats negres supermassius. Les properes deteccions de col·lisions de forats negres, reforçades per l'arribada de nous detectors com KAGRA, deurien doncs, ser molt instructius tant per a la física fonamental com per a l’astrofísica.

Ho he vist aquí.

Catàleg Charles Messier. Objecte M81

Clic per engrandir. Crèdit imatge: NASA, ESA i el Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

 

Descoberta per Johann Elert Bode en 1774. 

Messier 81 (M81, NGC 3031) a l'Óssa Major es una de les galàxies més conspícues al cel, i una de les més properes més enllà del Grup Local. És una conspícua galàxia espiral. 

M81 és una de les galàxies més recompensadores i fàcils d'observar per l'astrònom aficionat a l'hemisferi Nord, perquè amb la seva lluminositat total de 6,8 magnituds pot trobar-se amb instruments petits.

Brian Skiff de l'Observatori Lowell va informar que va poder veure a M81 a simple vista sota condicions de visió excepcionalment bones (és a dir, cel fosc sense núvols), i és almenys el quart observador que ha reportat un èxit semblant!

La galàxia M81 de marcat disseny espiral forma un parell físic molt evident amb la seva veïna M82, i la més brillant de les dues és probablement la galàxia dominant d'un grup proper anomenat grup M81. Fa unes poques desenes de milions d'anys, el que és gairebé recent en l'escala de temps còsmica, va tenir lloc una trobada propera entre les galàxies M81 i M82. Durant aquest esdeveniment, la major i més massiva M81 va deformar dramàticament a M82 per la interacció gravitacional. La trobada també ha deixat marques en el patró espiral de la galàxia M81, la major i més brillant. La primera ha quedat més allargada, i la segona mostra una línia fosca al costat inferior esquerre de la regió nuclear. Les galàxies encara romanen juntes, els seus centres separats per una distància lineal de només 150.000 anys llum.  

M81 és el primer dels quatre objectes originalment descoberts per Johann Elert Bode, qui la va trobar, juntament amb la seva veïna M82, el 31 de desembre de 1774. Bode la va descriure com una "taca nebulosa", a uns 0,75 graus de M82, "apareix majorment rodona i té un dens nucli al mig", i la va incloure amb el Nº 17 en la seva llista. Pierre Méchain de forma independent redescobrir les dues galàxies com taques nebuloses a l'agost de 1779 i va informar d'elles a Charles Messier, qui les va afegir al seu catàleg després de mesurar la seva posició el 9 de Febrer de 1781. 

Fent us del Telescopi Espacial Hubble (HST), un equip comandat per Wendy Freedman de l'Institut Carnegie de Washington ha investigat 32 variables Cefeides a M81 i determinat la distància en 11,0 milions d'anys llum, el 1993 bastant abans que el HST fora retocat. Considerant les correccions de la nova escala de distàncies que impliquen els resultats del satèl·lit Hipparcos de l'ESA, la distància correcta de M81 és probablement propera als 12,0 milions d'anys llum.

El diumenge 28 de març de 1993, una supernova tipus II (1993J) va tenir lloc a M81, que va ser descoberta per l'astrònom espanyol aficionat Francisco García Díaz des de Lugo (Espanya), i va aconseguir una magnitud aparent de 10,5 en el seu màxim. El romanent d'aquesta supernova ha estat captat en ones de ràdio de 3,6 cm de longitud d'ona entre aproximadament 6 a 18 mesos després de l'explosió, amb l'Interferometria de Molt Llarga Base (Very Long Baseline Interferometer, VLBI) disposició de radiotelescopis a Europa i Amèrica del Nord. 

Clic per engrandir. Imatge en infraroig d'ona curta de M81 feta pel Spitzer. Crèdit:
NASA/JPL/Caltech/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Unes investigacions dutes a terme el 1994 han indicat que probablement M81 tingui poca matèria fosca, ja que s'ha trobat que la seva corba de rotació decau ràpidament en les regions externes; això contrasta amb moltes galàxies, incloent a la nostra Via Làctia, per a les que la corba de rotació s'incrementa cap a fora. Per explicar la velocitat de les estrelles en aquestes regions, la galàxia ha de tenir una certa quantitat de massa. No obstant això, la massa total observada en la matèria lluminosa -estrelles i nebuloses- és típicament insuficient per explicar aquest comportament; d'aquí que s'assumeixi que hi ha una part significativa de la massa de les galàxies en forma no lluminosa, matèria fosca (o al menys matèria de baixa lluminositat). Per M81, el percentatge de matèria fosca actualment estimat és inferior a la mitjana.

Al 1995, Perelmuter i Racine van explorar la regió que envolta M81 buscant cúmuls globulars, i van trobar uns 70 objectes candidats per al sistema de cúmuls globulars de M81 (Perelmuter i Racine, 1995). Ells estimen que la població total és de 210 +/- 30 globulars. 

Al desembre de 1990, la missió del Space Shuttle ASTRO-1 (STS-35) va transportar telescopis en òrbita de la Terra, incloent el UIT (Telescopi d'Imatges ultraviolats) que va obtenir imatges de M81 (en llum ultraviolada; aquestes es van comparar amb la imatge en llum visible, i es van combinar en una superposició interessant i informativa, es disposa d'una animació [abaix, al final] que mostra la transformació de la imatge UV de M81 a la imatge visible). Prèviament, la radiació UV de M81 ha estat investigada per l'observatori orbital Astronòmic Soviètic. Bill Keel ha acoblat un seguit d'imatges de M81 en les diferents regions de l'espectre electromagnètic des dels de ràdio fins als raigs X.

Imatges del UIT de M81. Crèdit: NASA

M81 al web del SEDS

Índex del Catàleg Messier del blog