segunda-feira, 17 de agosto de 2015

M 11 e M 55 - O Diabo esta nos Detalhes


           

            As aparências enganam. Nem tudo é o que parece ser . Quem vê cara não vê coração. São varias as expressões mas todas elas tem um mesmo significado implícito. Os olhos nos enganam.
            Neste post eu achei interessante reunir 2 aglomerados que são extremamente diferentes em quase todos os parâmetros concebíveis mas que apresentam uma aparência  "semelhante".
            Entre as estruturas galácticas mais marcantes estão os chamados aglomerados abertos ou galácticos e os Aglomerados globulares. Em geral sua forma não deixa duvidas a respeito de quem é uma coisa e de quem é outra .
            Mas nossos dois convidados hoje , se levarmos em conta apenas a aparência junto a telescópios amadores, podem levar a uma certa confusão.


            M11 é um aglomerado aberto. E M 55 é um globular. É importante diferenciar aparência de morfologia.  
            Só que enquanto M11 é um aglomerado aberto super denso M 55 é um globular bastante disperso.
            O grau de concentração de aglomerados globulares é medido utilizando-se a escala Shapley -Hoog.  A escala leva este nome por ter sido criada por Harlow Shapley e por Helen Sawyer Hoog nos anos 20 do século passado.  Nesta os globulares são classificados de I a XII ( 1 a 12 em numerais romanos) . I significa que o aglomerado é extremamente denso. XII que este é bem pouco concentrado.    
            Harlow Shapley foi um astrônomo americano  lembrado pela maioria de nós  por ter sido uma das figuras centrais no famoso "Grande Debate" ou " O Debate Shapley- Curtis".
            Em 1920 o debate entre estes dois grandes astrônomos jogou luz sobre a cosmologia do Seculo XIX- um tempo em que os astrônomos tinham uma concepção sobre a estrutura e a forma do universo bastante diferente da que possuímos hoje. Shapley e Curtis passaram sua carreira estudando a Via Lactea. Hoje em dia é facil vermos que ambos tiveram seus erros e acertos . A meu ver os erros de Shapley  com relação a estrutura do universo foram maiores que os de Curtis . Mas não se pode negar que a herança de Shapley , sobretudo quando falamos da Via Láctea, foi maior que a de Curtis.
            Shapley acreditava que tudo no universo estava localizado em nossa galaxia. Ele acreditva que a galaxia era muito grande - 300.000 anos luz em diâmetro- e que o sol não estava em uma posição central.  Shapley também defendia que as Nébulas espirais ( Nebulosas em forma de espiral percebidas em telescópios) eram nuvens de gás "próximas" localizadas dentro da Via Láctea. Shapley baseou suais idéias sobre o tamanho da galaxia em suas observações de aglomerados globulares ( seus trabalhos sobre o assunto são ainda importantes). Ele determinou a distancia  do proeminente globular M 13 ( O Grande Globular de Hércules) e assumiu que todos os globulares teriam   aproximadamente o mesmo tamanho. Desta forma utilizou seu tamanho aparente para determinar suas distancias ( quanto mais distantes menores estes seriam...) . Ele descobriu que os aglomerados globulares formam um halo ao redor do disco chato que formam o resto da galaxia. E assim "determinou" que a galáxia possuiria 300.000 anos luz em diâmetro e de que o sol se encontrava a 50.000 anos luz do centro desta.
            Isto concorda , a grosso modo , com o atual entendimento da morfologia de nossa galaxia. A via láctea tem um diâmetro de 100.000 anos luz e o sol se encontra a 25.000 anos luz do centro  do disco. 
            Seu grande erro foi não acreditar que as nebulosas espirais estivessem além dos limites da galaxia. Uma teoria popular , na época, dizia que estes eram sistemas solares tardios em processo de formação.
            Já Curtis acreditava que a galaxia era bem menor que o proposto ( 30.000 anos luz) e que o sol se encontrava próximo a seu centro. Mas acertou quando concluiu que as nebulosas espirais estavam muito além da Via Lacte e que eram universos ilhas. ele concordava com Shapley que os globulares não habitavam o disco galáctico mas estavam muito mais próximos do que o previsto por Shapley.
            De qualquer forma a escala Shapley Hoog de concentração de Globulares é ainda utilizada e M 55 é um Globular do tipo XI. O menos concentrado de todos os Globulares no Catalogo Messier.
            Já os aglomerados abertos são classificados pela escala  Trumpler. . Esta criada por Robert Julius Trumpler . Trumpler . assim como Shapley, tentou determinar o tamanho da galaxia. Só que para tal utilizou aglomerados abertos. chegou a um tamanho de aproximadamente 36.000 anos luz e achava que o sol se encontrava perto do centro desta. posteriormente reviu sua posição. Sua classificação se baseia em três parâmetros :
 Grau de Concentração 
I- Aglomerados destacados com forte concentração central
II- aglomerados destacados com pequena concentração central
III-Aglomerados destacados sem considerável concentração
IV-  Aglomerados pouco destacados mas com forte concentração no campo ( de observação)

 Brilho das estrelas membro
1- A maioria das estrelas com o mesmo brilho aparente.
2-Uma distribuição mediana do brilho das estrelas.
3-Aglomerado de composto de estrelas brilhante e tênues.

Numero de estrelas
p- Aglomerados pobres com menos de 50 estrelas
m-Aglomerados médios possuindo de 50-100 estrelas
r-aglomerados ricos com mais de 100 estrelas.
                M11 é um aglomerado aberto classificado como  I 2 r. Alguns autores antigos o classificavam como II 2 r.
            A foto abaixo mostra como estes dois habitantes da Via láctea podem ser parecidos morfologicamente. Mas é apenas um truque óptico.
            Sua semelhança se deve apenas ao grau de concentração destes , sua distancia de nós e das limitações  do Newton ( meu refletor de 150 mm f8) . Ambos foram submetidos a 15 exposições de 15 segundos com ASA 3200.. As fotos foram feitas na mesma noite e com ambos altos no céu.
            Mas a semelhanças acabam aí.
            Um de meus livros favoritos na faculdade foi o "Geomorfologia" do Christofoletti. Neste são descritos as formas e processos que determinam a morfologia do relevo terrestre.  Eu sempre achei que o parente mais próximo deste , na astronomia , é o clássico "Astronomy: The Structure of the Universe" do Kaufmann. Neste ela vai nos explicar as formas (DSO´s) e processos envolvidos a morfologia destes DSO´s e como estes vão se apresentar ( e de certa forma) e determinar a morfologia do Universo em si.  Um dos conceitos fundamentais para a ciência é o de escala. Em uma simplificação ( mas sendo um exemplo bem didático) poderíamos dizer que a geografia esta para a astronomia assim como Aglomerados abertos estão para globulares. As distancias, tamanhos , massa , energias e o tempo são os alguns dos parâmetros que vão variar nos processos. Mas existe uma idéia de continuidade...   
            Aglomerados abertos habitam os disco galáctico e são "jovens". Globulares habitam o Halo  e são "antigos".  
            A analise dos diagramas HR de nossos convidados deixa isto bem claro. O digrama de um globular e a analise de modelos teóricos de evolução estelar vai mostrar que M 55 (assim como quase todos os globulares...) possui ,tipicamente, uma sequência principal curta e um "ramo"horizontal proeminente que demonstram uma grande presença de estrelas antigas que já ultrapassaram as fases de gigantes e super gigantes.  A analise destes diagramas em Globulares mostra que , curiosamente, que quase todos os globulares tem idades semelhantes ( e muitos bilhões de anos) e que se formaram durante um curto período de tempo ao longo da história do universo. Em um tempo que as galaxias eram ainda muito jovens. Estimativas recentes nos levam a idades entre 12 e 20 bilhões de anos . Valores aceitos de forma mais unanime ficam entre 12 e 16 bilhões de anos . Estes valores são fundamentais para se determinar os limites mínimos para a idade do próprio universo.  Os valores para a idade de globulares são alvo de intenso debate na cosmologia e sofrem alterações constantes devido as mudanças nas distancias na  escala do universo. O satélite Hiparcos mudou em muito as distancias aceitas destes e consequentemente de seu brilho. Bem como a idade destes. valores até 15% menores passaram a ser aceitos. O universo remoçou...







            Já aglomerados abertos são também  de fundamental importância para o a compreensão da teorias de evolução estelar.  A espectro grafia de globulares nos revela as caracteristicas de estrelas da população II e pobres em metais . Já as de aglomerados abertos nos explica a evolução de estrelas de populações mais recentes e muito mais ricas em metais.  Os digramas HR de aglomerados abertos apresentam, em geral, um grande numero de estrelas na sequência principal. Conforme envelhecem começam a surgir estrela no canto direito superior mostrando estrelas que terminaram de queimar seu hidrogênio e evoluíram para o estagio de gigantes vermelhas.  Estas são como uma marca registrada de aglomerados abertos de idade intermediaria e mais velhos. 



            Já globulares tem com uma característica marcante estrelas variáveis  do tipo RR Lyrae. Mais raro é perceber Nebulosas planetárias em globulares, provavelmente devido a pouca duração deste estagio evolutivo. Aliás observar nebulosas planetárias em Globulares é um esporte para a elite dos observadores... 
            Tanto globulares como aglomerados abertos sofrem influencia gravitacional de outros corpos na galaxia. Isto acaba por desagregar suas estrelas. Mas enquanto aglomerados abertos em geral duram alguns  milhões de anos globulares funcionam em outra escala de tempo. Bilhões...

            Agora que já falamos da semelhanças e diferenças vamos tratar M55 e M 11 ( Ngc 6705) de uma forma mais particular.
            Como antiguidade é posto ... M 55.

            M55 é uma descoberta do nosso patrono aqui no Nuncius Australis , o Abbe Lacaille,  realizada em 1752.  É a 14a  entrada da categoria I ( Nebulosas sem estrelas) de seu catalogo. Sempre sucinto ele nos diz: " Parece um obscuro núcleo de um grande cometa.".  Já Messier é um pouco mais falante: " Nébula que se parece com um remendo esbranquiçado , com aproximadamente 6´. Sua luz é homegeneamente distribuída e não foi percebida nenhuma estrela".
            É curioso Messier não ter resolvido nenhuma estrela em M55 e demonstra como era pobre a ótica de seu equipamento. M 55 é um dos poucos globulares que devido a sua pouca concentraçao se apresenta como um globular "modelo" para pequenos telescópios.  O desafio deste para telescópios modestos e em áreas de forte poluição luminosa é percebe lo de todo. Com sua baixa concentraçao estelar o brilho de superfície deste é bem baixo. Localizado a "apenas 17.000 anos luz M 55 é relativamente próximo.  M 55 é um alvo gratificante quando passeando por estas bandas de Sagitário e com seu grande disco facilmente resolvível é um oásis para o astrônomo amador depois de buscar M54, M69 e M70 na base do bule.
            M 55 se apresenta para meu 15X70 mm como uma bola de luz. Talvez você perceba uma estrela junto a seu centro mas esta é um objeto em primeiro plano e não pertence ao globular.
            Já com o Newton ( Um refletor de 150 mm) com 48 x de aumento ele enche uma área consideravel e resolvem se estrelas até seu núcleo . Especialmente com visão periférica. Os espaços vazios entre estas se devem, alem de sua baixa concentração, a um grande numero de estrelas abaixo de 14a magnitude. M 55  possui cerca de 269.000 massas solares. Mas como a maioria de suas estrelas brilha na casa de 17a  magnitude ele se disfarça de aberto facilmente.

            Não é um alvo fácil de ser localizado sem go-to.  O satr Hoop até ele pode ser difícil . comece por Nunki e trace uma linha até Tau Sagitário. Depois siga esta linha mais dois campos de buscadora e comece e escanear com uma ocular wide field. Seu brilho de superfície baixo é um desafio em noites de lua e em locais de poluição luminosa.


            M11 por sua vez é bem mais fácil de ser localizado. Em pequenos telescópios ele simula um globular. Ele e M 55 brincam com sua percepção e um tente parecer o que o outro é.
            M 11 foi descoberto pelo quase desconhecido Gottfried Kirch. Ele é um dos "favoritos" de quase todos  astrônomos amadores. É dos mais ricos e brilhantes aglomerados abertos visíveis de nosso planeta. Kirch viu " um pequeno e obscuro local com uma estrela brilhando através deste". Muito semelhante ao que você vai ver com pequenos telescópios.  Messier  descreveu assim:"servado em 30 de maio de 1764- Aglomerado com grande numero de estrelas que só podem ser vistas com um bom instrumento. Com um refrator simplees de 3 pés lembra um cometa. este afglomerado é ibuido de tenue luminosidade.Existe uma estrela de 8a mag. no aglomerado."


         Vai mimetizar um  globular. Telescópios maiores resolverão a encrenca em centenas de estrelas. Na verdade ele possui mais de 2000 membros. Um numero assombroso para um aglomerado aberto. E com mais de 500 acima da 14a  magnitude ele se passa bem por um Globular disperso. Eu diria que XI na escala Shapley....  
            O Admiral Smyth achou que o grupo lembrava um bando de patos em migração. É...
            Como já falamos aglomerados abertos tem uma população bem diferente de globulares. E M11 não é diferente. A maioria de seus membros é de "jovens" e quentes estrelas do tipo A e F. Mas alguns de seus membros são do tipo O e B e já tiveram tempo para deixar a sequência principal e tornarem-se gigantes vermelhas . Isto dá ao aglomerado um belo colorido. Sua idade é alvo de forte discussão. Encontrei valores entre 100 e 500 milhões de anos... Como a maioria dos abertos ele reside nos braços da galaxia e bem mais perto que a maioria dos globulares. 6000 anos luz. O globular mais próximo fica a mais de 7000.

            No final de inverno nossos dois convidados se apresentam alto no céu logo no inicio da noite. São um excelente programa para ver como dois DSO´s podem ser semelhante e a o mesmo tempo completamente diferentes. Um belo exemplo da  morfologia e variedade  galáctica.
            O diabo esta nos detalhes.

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