A due passi dal polo: il gruppo di galassie di M81 
Enrico Prosperi
Articolo pubblicato sul numero 217 (febbraio 2001) della rivista l'Astronomia, rubrica Profondo Cielo

Sommario
    • Figura 1.  Riprese CCD dell'autore degli oggetti di cui si parla nell’articolo
    • Figura 2.  L'immagine in falsi colori nell'ultravioletto di M81 ripresa con l'Ultraviolet Imaging Telescope (UIT)
    • Figura 3.  La regione centrale di M82, di dimensioni 2',5x2',5, ripresa dal telescopio Hubble.
    • Figura 4.  Le immagini di M82 nel visibile (a sinistra) e nell'ultravioletto (a destra), tratta dalla ripresa dell'UIT
    • Figura 5.  NGC2403 e UGC4305 sono qui mostrate in colore. (dal DSS 2)
    • Figura 6.  Ammassi stellari ed un'enorme nube di gas luminescente nella galassia NGC 2366 (HST)
Una visione d'insieme 
Un notevole gruppo di galassie, costituito da almeno una dozzina di membri, si raggruppa attorno a due oggetti del catalogo di Messier: M81 e M82. Queste due galassie sono situate in posizione assai ravvicinata, distanziate di 36', nella costellazione dell'Orsa maggiore, ad una ventina di gradi dal Polo Nord Celeste e manifestano un'evidente interazione fisica che coinvolge anche la più piccola NGC3077, essendo immerse nel medesimo alone gassoso, come testimoniano osservazioni nella banda radio. Le tre galassie risultano contemporaneamente presenti nel campo visuale di un telescopio, con bassi ingrandimenti. Il gruppo occupa la porzione di nord-ovest della costellazione e si addentra, oltre il margine occidentale, nella Giraffa, dove si incontra un altro dei suoi componenti principali, NGC2403. Quest'ultima galassia è una delle maggiori, nell'emisfero boreale, ad essere omessa nel catalogo dell'astronomo francese. Inoltre, con oltre 20', è anche una delle più estese, risultando appena più piccola di M81 che si allunga per oltre 25' nella direzione dell'asse maggiore. 
Le tre galassie principali presentano una notevole luminosità superficiale nella porzione centrale e sono facilmente individuabili con l'ausilio di un buon binocolo e sotto un cielo adeguatamente buio. Alcuni osservatori, in condizioni eccezionali, hanno affermato di essere riusciti a scorgere M81, la più luminosa, addirittura ad occhio nudo. Cosicché, questa galassia, distante circa 12 milioni di anni-luce, rappresenta l'oggetto celeste più lontano visibile senza l'ausilio di alcuna strumentazione. 
La sua posizione si individua facilmente, a partire da Phecda (gamma) e Dubhe (alfa), le due stelle che si collocano ai vertici opposti, quello di sud-est e di nord-ovest, rispettivamente, della coppa del Gran Carro. Infatti, si colloca sul prolungamento, in direzione nord-ovest, della congiungente tra queste due stelle, ad una distanza da Dubhe di poco più di 10°, pari a quella che le separa. Attorno a M81 ed a poca distanza da questa si raggruppa la maggior parte dei membri principali del gruppo. Prendendo questa galassia per riferimento, si incontra poco più a nord M82, mentre a circa 45', in direzione ESE, si può osservare NGC3077. NGC2976 si trova 1°,4 in direzione sud-ovest e IC2574, la Nebulosa di Coddington, è a circa 3° ad est. A quasi 2° da M82, in direzione nord-ovest, si incontra UGC5139.
In posizione alquanto decentrata, 13°,5 a OSO di M81, nella Giraffa, ci si imbatte nella seconda galassia del gruppo, sia per estensione sia per luminosità, NGC2403. Attorno a questa galassia, anche se in posizione alquanto discosta, si incontrano NGC2366, 3°,6 più a nord, ancora nella Giraffa, e UGC4305, ad oltre 6° in direzione nord-est, nell'Orsa Maggiore. Tutte le galassie fin qui citate, anche se con qualche difficoltà per quanto riguarda le ultime due e la IC2574, possono essere osservate con l'ausilio di un buon binocolo o di un piccolo telescopio. 
Altre tre galassie che fanno parte del gruppo sono, invece, di magnitudine attorno alla 15a o ancora più deboli, e risultano di difficile osservazione per gli astrofili. Si tratta di M81 dwA, che si colloca a meno di 30' a nord di UGC4305, UGC4459 5°,9 ad est di NGC2403 e M81 dwB, 1°,1 a nord-est di M82. 
 
Tabella 1.
Componenti del gruppo di galassie di M81
Denominazione
A.R.
Dec.
Mag.
Dimens.
Disp.
Moto
Tipo
Supernovae / Note
 
h m s
°   '   "
 
'
°
Km/sec
 
  
M81=NGC3031
09 55 33,5
+69 04 00
7,9b
27,1x14,2
157
-49
Sb
1993J
NGC2403
07 36 32,6
+65 36 39
8,9b
22,1x12,4
127
107
Sc
1954J
M82=NGC3034 (ARP337)
09 55 54,0
+69 40 57
9,3b
11,3x4,2
65
300
IRR
1986D(*)
NGC3077
10 03 21,1
+68 44 02
9,9v
5,5x4,0
52
-16
IRR
 
NGC2976
09 47 15,6
+67 54 50
10,8b
5,9x2,6
143
11
Sc
 
IC2574
10 28 22,5
+68 24 59
10,8b
13,2x5,3
47
-4
DWRF SP
 
UGC4305 (ARP268)
08 19 06,0
+70 42 51
11,1b
7,9x6,2
15
157
DWRF IR
 
NGC2366
07 28 54,4
+69 12 52
11,5b
8,2x3,3
25
87
IRR
 
UGC5139
09 40 24,0
+71 11 00
12,6v
4,0x3,3
116
136
DWRF IR
 
UGC4459
08 34 06,0
+66 10 00
14,7b
1,5x1,3
120
6
DWRF IR
 
M81 dw A
08 18,7
+71 12
 
 
 
262
 
(**)
M81 dw B
10 05,5
+70 22
14,94p
1,2x0,9
 
185
DWRF IR
(**)

(*) Falso allarme: ulteriori indagini dimostrarono trattarsi di un nodo in M82.
(**) Fonte: Brent Tully, Nearby Galaxy Catalog
I componenti della porzione centrale
 
M81 (NGC3031) è, per estensione e luminosità, la galassia principale del gruppo: la magnitudine visuale, infatti, è di 6,9 e costituisce uno degli oggetti la cui visione risulta maggiormente appagante per un osservatore dell'emisfero settentrionale. Si tratta di una stupenda spirale di tipo Sb, inclinata di circa 60° rispetto al piano di vista ed orientata in senso SSE-NNO. L'aspetto è dominato dal rigonfiamento centrale, assai brillante ed esteso, da cui si dipartono due stretti e serrati bracci di disegno regolare, punteggiati da alcuni nodi, di dimensioni contenute, costituiti da stelle giovani, di recente formazione ed in cui non si notano regioni ricche di gas e polveri. Un tratto tipico é dato da uno dei due bracci che si divide in due a nord del nucleo, appena prima di inclinarsi decisamente verso sud. La distanza di questa galassia è stata determinata con l'uso del telescopio spaziale Hubble mediante l'individuazione di 32 cefeidi ed è attualmente stimata in 12 milioni di anni-luce. A questa distanza, l'estensione di quasi mezzo grado corrisponde ad un diametro di poco inferiore ai 100 mila anni-luce, simile a quello della Via Lattea.  
Figura 1.  Al centro una ripresa panoramica della regione centrale, di 2° di lato, del gruppo di M81, situato nell'Orsa Maggiore. L’immagine è tratta dal Digitized Sky Survey (DSS) del Palomar Observatory Sky Survey (POSS I). Nei riquadri sono presentate le riprese CCD dell'autore di alcune galassie di cui si parla nell’articolo. 
Osservatorio Astronomico di Castelmartini (Pistoia) - codice osservatorio: MPC 160. Telescopio: Schmidt-Cassegrain di 254mm di apertura, operante a f/6,3 oppure a f/4,8; camera CCD: Hi-SIS 22 equipaggiata con Kodak KAF-0400. Le immagini sono il risultato della somma mediana di riprese multiple in binning 2x2, ciascuna con posa di 45”, preventivamente calibrate. 
Attorno a M81 troviamo la maggior parte dei membri più rilevanti del gruppo.
Le analisi dinamiche paiono confermare che, solo poche decine di milioni di anni fa; sia avvenuto un incontro ravvicinato di questa galassia con M82 (NGC3034), che ha dato origine ad un'intensa formazione stellare. L'evento ha sconvolto e distorto l'aspetto di quest'ultima galassia che mostra una forma altamente irregolare, con la porzione centrale punteggiata da un cospicuo numero di globuli assai luminosi e da tracciati oscuri di gas e polveri. Le porzioni centrali delle due galassie sono oggi separate di appena 150000 anni-luce.
Dal punto di vista morfologico, M82 è un'irregolare a disco, disposta di profilo ed inclinata in direzione ENE-OSO. È detta Galassia Sigaro per la sua forma allungata ed è stata inserita con il numero 337 da Arp nel suo catalogo di galassie peculiari. Dalla porzione centrale, in direzione perpendicolare rispetto all'orientamento della galassia, emergono e si diffondono nello spazio dei getti gassosi che sono visibili anche nelle riprese CCD amatoriali e che paiono originati dall'intensa attività di formazione stellare e dal conseguente elevato tasso di esplosione di supernovae. 
Figura 2.  L'immagine in falsi colori nell'ultravioletto di M81 ripresa con l'Ultraviolet Imaging Telescope (UIT) nel corso della missione Astro-1, dalla navetta spaziale Columbia. Qui è stata sovrapposta a quella nel visibile (in giallo-rosso) per evidenziare i nodi di intensa formazione stellare nei bracci della galassia.
Per l'intensa attività nel suo nucleo, viene classificata come Seyfert ed è la più prossima di questo tipo. La luminosità nell'infrarosso è prorompente tanto da essere la galassia più luminosa dell'intero cielo in questa banda. Fu scoperta, assieme a M81, da Johan Elert Bode l'ultimo giorno del 1774.
Figura 3.  La regione centrale di M82, di dimensioni 2',5x2',5, ripresa dal telescopio Hubble. Figura 4.  Le immagini di M82 nel visibile (a sinistra) e nell'ultravioletto (a destra), tratta dalla ripresa dell'UIT. Si osservi l'intensa attività di formazione stellare che pervade la galassia in tutta la sua estensione.
Due membri più piccoli del gruppo si trovano nelle immediate vicinanze delle due compagne maggiori. Si tratta di NGC3077, di mag. 10, che ha l'apparenza di un'ellittica, allungata in senso NE-SO, ma viene classificata come peculiare per la presenza di tracciati diffusi di materiale oscuro che l'attraversano in direzione radiale, soprattutto nella sua porzione sud-occidentale, e per la presenza di un nucleo galattico attivo. L'altra è NGC2976, una galassia peculiare il cui disegno a spirale risulta confuso, oltre che dall'inclinazione rispetto al piano visuale, dalla struttura caotica caratterizzata da un nucleo di aspetto stellare e dalla presenza diffusa di gas e polveri e di numerose condensazioni. 
Pochi gradi più ad oriente rispetto a queste galassie, si trova IC2574, una debole spirale nana, che non presenta alcuna evidente addensamento centrale, mentre è visibile una barra, orientata in senso SO-NE, con la presenza di alcune condensazioni nel corto braccio settentrionale che si diparte verso occidente dal margine della barra. Un altro membro di debole luminosità superficiale è UGC5139 (Holmberg I), una galassia irregolare nana con poche e deboli regioni HII, a poco più di 1°,5 da M82, in direzione nord-ovest. Un'altra galassia nana irregolare, di colorazione bluastra, che presenta una luminosità maggiore della precedente e dimensioni doppie, è UGC4305 (Holmberg II), in posizione periferica, in prossimità del margine occidentale dell'Orsa Maggiore. Sono visibili diverse e cospicue condensazioni costituite da regioni HII e di formazione stellare. È inclusa con il numero 268 nel catalogo di Arp.
La propaggine del gruppo nella Giraffa
Quest'ultima galassia fa parte di un raggruppamento secondario che ha le maggiori componenti in NGC2403 e NGC2366, nella costellazione della Giraffa, a pochi gradi dal margine con l'Orsa Maggiore. 
NGC2403 è una notevole spirale Sc (o Scd), di magnitudine visuale 8,4, con bracci aperti e punteggiati da numerose e cospicue regioni HII e associazioni OB. L'aspetto morfologico e le proprietà globali sono simili a quelli di M33 e si presenta leggermente inclinata, rispetto al piano di vista, allungandosi per oltre 20' in direzione SE-NO.
Più a nord si colloca NGC2366, una galassia irregolare, di tipo analogo alle nubi di Magellano, che si allunga in senso SO-NE. 
Figura 5.  NGC2403 e UGC4305 sono qui mostrate in colore. Le immagini sono elaborazioni dell'autore a partire dai dati in banda blu (B) e rossa (R) rese disponibili dal Palomar Observatory Sky Survey di seconda generazione (POSS 2). L'immagine monocromatica di UGC5139 è quella in banda B.
Ad ovest del suo margine meridionale si osserva un addensamento secondario, NGC2363: si tratta di una gigantesca regione HII. Un'altra cospicua regione HII, di dimensioni inferiori ma di luminosità superficiale più elevata rispetto alla precedente, si trova nella porzione meridionale della galassia ed è stata indagata recentemente con l'ausilio del telescopio spaziale Hubble. 
Figura 6.  Ammassi stellari ed un'enorme nube di gas luminescente splendono assai luminosi nella galassia di tipo magellanico NGC 2366: si tratta di una gigantesca regione di formazione stellare, ripresa dal telescopio orbitante Hubble. A dispetto della distanza di oltre 10 milioni di anni-luce, il telescopio spaziale Hubble risolve dettagli confrontabili a quelli visibili in analoghe nebulose nella nostra galassia. 

articolo di Enrico Prosperi - l'astronomia n.217 - febbraio  2001
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