La llista de Charles Messier ens empeny ara a fer una tournée per l’halo de la Via Làctia, visitant una sèrie de cúmuls globulars tancats. Així, deixem l’M67, un cúmul irregular obert de 4.000 milions d’anys d’antiguitat (i, per això, mateix molt antic) per visitar un cúmul globular tancat de 11.200 milions d’anys d’antiguitat (i, per això, de relativa joventut). Els cúmuls globulars són bocins expel•lits de jove galàxia i, per això, la majoria tenen una antigor de més de 13.000 milions d’anys. L’M68 és de la branca jove, per dir-ho així. Per anar de l’M67 a l’M68 haurem de creuar un espai de 32.700 anys-llum (10 kiloparsecs; 3,09•1020 m). Abandonem el pla galàctic amb un angle d’inclinació de més de 36º, i ens endinsem en l’hemisferi nord de l’halo galàctic fins a assolir una alçada respecte del pla de 20.000 anys-llum. Des de la nostra nova posició tenim una bona perspectiva del nostre sector galàctic, assolint una distància respecte el centre galàctic de 33.700 anys-llum (de fet, respecte de l’M67, hi hem ampliat la distància merament en 4.600 anys-llum). El nostre recorregut, alhora, ens ha allunyat del Sistema Solar en 31.000 anys-llum (fins a quedar-hi a una distància de 33.600 anys-llum). Així doncs, respecte dels nostres observadors de la Terra, el nostre trajecte té un component bàsicament radial, per bé que el component tangencial ens fa caminar des de la constel•lació del Cranc a la de la Serp d’Aigua, bo i deixant enrere les constel•lacions del Sextant, del Calze i del Corb.
La descoberta de l’M68
La setmana passada havíem entrat en el mes d’abril del 1780 de la mà de Charles Messier per trobar-nos, la nit del 6, amb el cúmul d’estels petits que quedaria registrat com a M67. Pocs després, la nit del 9, Messier afegia al catàleg una nova entrada:
“Nebulosa sense estels per sota del Corb i de la Serp d’Aigua. És molt feble i molt difícil de veure amb els telescopis refractors. A prop hi ha un estel de magnitud +6. L’ascensió recta és de 186º54’33’’ i la declinació és de 25ºS30’20’’.”
Hom no ha trobat cap referència independent d’aquest objecte en astrònoms anteriors o contemporanis a Charles Messier.
Astrofotografia de Nick Cook, en la qual veiem, en el centre l’M68, que ens apareix ací com una nebulosa. Prop de l’M68 hi ha l’estel HD 109799 (=ADS 8612), que correspon a “l’estel de magnitud +6” esmentat per Charles Messier
En el 1786, l’objecte és observat per William Herschel, que treballa amb el catàleg de Messier. Posteriorment, l’observarà en el 1789 i en el 1790. Aquestes observacions, fetes amb el telescopi de 20 peus, el faran fer aquest comentari:
“Un cúmul d’estels molt comprimits, d’uns 3 minuts d’arc d’amplada i 4 minuts d’arc de llargada. Els estels són tan comprimits, que la majoria d’ells s’hi fonen”.
És a dir, que Herschel és el primer en percebre que allò que Messier registrava com a “nebulosa sense estel” era realment un “bell cúmul d’estels”. Per la quantitat d’estels i l’alt nivell de compressió, Herschel el classificaria com a “cúmul globular”. Ara bé, la morfologia el•lipsoidal del cúmul el fa dir que:
“Aquest cúmul oval s’aproxima a la forma globular, amb un alt nivell de compressió central. Hi ha uns pocs estels escampats al voltant, però de totes formes l’aïllament és tan avançat que és possible delimitar acuradament el contorn”.
Com que William Herschel assum que l’objecte ja seria resoluble en estels en un telescopi de 10 peus de longitud focal, estima que la profunditat (=distància) de l’objecte seria de l’ordre de 344 (és a dir, 344 vegades superior a la distància típica dels estels de magnitud +1).
La latitud estel•lar d’aquest objecte el fa difícil s’observar en localitats massa septentrionals. No obstant, William Henry Smyth inclou l’objecte en el seu catàleg, en l’entrada 454, a partir d’observacions fetes pels volts de l’abril del 1837:
“Una nebulosa rodona i gran en el cos de la Serp d’Aigua, sota el Corb, descoberta en el 1780. En el 1786, sir William Herschel la resolgué en un ric cúmul d’estels petits. És de 3 minuts d’arc d’amplada i de 4 minuts d’arc de llargada. Se situa gairebé a mig camí entre dos estels petits, un en el quadrant NO [HD 111226] i l’altre en el quadrant SE [HD 109799], que formen una línia que biseccionaria la nebulosa. És molt pàlida, però tan motejada que un escrutini pacient condueix a la inferència que ha assumit una figura esfèrica obeint forces atractives. Dista de Beta Corvi, de la qual queda a SE, en 3 graus de distància.”
Smyth assigna l’objecte a la constel•lació de la Serp d’Aigua, amb unes coordenades de 12h30m56s d’ascensió recta i una declinació sud de 25º51’06’’.
John Herschel no inclou l’objecte en el seu catàleg del 1833. Aquest catàleg, Herschel el va fer des de l’Anglaterra natal. El 13 de novembre del 1833, abandonava precisament Anglaterra embarcat en el S.S. Mountstuart Elphinstone, acompanyat per la dona, en direcció a Sud-Àfrica. Van arribat a Ciutat del Cap dos mesos després, el 15 de gener del 1834. Hi seguirien quatre anys d’observacions astronòmiques. Entre elles, el 22 de març del 1836, en fa una de l’M68:
“Ascensió recta de 12h30m30,01s i distància al pol nord de 115º48’50’’. Cúmul globular; irregularment rodó; gradualment més brillant cap al centre; diàmetre de 12-15 segons d’ascensió recta [=3,00-3,75 minuts d’arc]. Tot ell clarament resoluble en estels de magnitud +12; molt diluït i disgregat en les vores.”.
Astrofotografia de l’M68. En la part inferior esquerre s’assenyala la posició de l’estel FI Hydrae.
En l’edició del seu catàleg del 1847, John Herschel inclou l’M68 en l’entrada 3404, d’acord amb l’observació feta en el 1836. Aquesta observació també servirà per al Catàleg General, en el qual l’M68 apareix en l’entrada 3128 amb el comentari següent:
“Cúmul globular; gran; extremadament ric; molt comprimit; irregularment rodó; ben resolt; estels de magnitud +12, vermelles”.
John Dreyer utilitza la mateixa descripció per al Nou Catàleg General, en el qual l’M68 apareix en l’entrada 4590.
Harlow Shapley va catalogar un total de 28 d’estels variables “tipus cúmul” (=tipus RR Lyrae) en l’M68. Aquesta llista de variables ha rebut modificacions ulteriors. Greenstein et al. (1947), per exemple, van descartar que l’estel 27 del catàleg de Shapley fos membre físic de l’M68, alhora que ratificaven com a membres amb força seguretat els altres estels. Posteriorment, s’han identificat d’altres variables, de manera que en l’actualitat, el nombre total de estels variables coneguts en el cúmul és de 42 estels.
En el 1930, Harlow Shapley va estimar l’el•lipticitat de l’M68 en 1/9, una estimació més modesta que el valor inicialment estimat per William Herschel (1/4). En una anàlisi encara més acurada, feta el 1949, i considerant les posicions dels 2000 estels individuals més brillants de l’M68, Shapley afirmava que l’el•lipticitat era prou baixa com per considerar l’objecte com senzillament rodó. De fet, la majoria d’astrònoms contemporanis que observen o fotografien l’objecte el descriuen com a rodó.
Els estudis per triar quins estels del camp són membres o no membres de l’M68 són essencials per conèixer l’objecte. Per exemple, l’FI Hydrae, que es troba en el camp de l’M68 no és pas un membre físic del cúmul. FI Hydrae és, de fet, un estel del disc galàctic. És un estel variable de tipus Mira Ceti, amb un període de 324 dies, i que assoleix pics de lluminositat de +9, moment del cicle en el qual arriba a desprendre una lluminositat comparable a la de l’M68. És possible que aquesta sigui la font de les discrepàncies quant a l’esfericitat de l’M68 que trobem en la literatura.
En el 1947, Helen Sawyer-Hogg estimava la magnitud absoluta de l’objecte en +9,12, valor que alguns autors consideren massa baix, influït per les dificultats d’observació de l’objecte des de latituds boreals (encara que Toronto, des d’on observava Sawyer-Hogg, es troba a no pas més de 44ºN). Igualment baix es considera l’estimació de tan sols 25 estels amb magnitud absolutes superiors a +14,8. L’estimació de la distància, de 50.000 anys-llum, ha estat corregida a la baixa per autors posteriors. L’estimació del desplaçament al blau de les línies espectrals permet calcular una velocitat radial d’aproximació relativa al Sistema Solar de 112 km•s-1.
L’M68 en xifres
Imatge del telescopi orbital Hubble de l’M68. En aquest requadre únicament veiem la regió central de l’M68, corresponent a 3,32 minuts d’arc (=32 anys-llum), en la qual es concentra la immensa majoria dels estels.
Efectivament, a mesura que ens apropem a l’M68, més ens inclinem per confirmar la pràctica esfericitat d’aquest cúmul. Smyth era perfectament cert en atribuir aquesta morfologia a les forces atractives: la gravetat manté la solidesa i la densitat d’aquest autèntic eixam d’estels. La llunyania respecte del disc galàctic, encara referma més l’aparença d’ésser una autèntica microgalàxia.
L’estel més brillant de l’M68 arriba a una magnitud absoluta de -2,46. En total, hi ha uns 250 estels gegants amb magnituds absolutes superiors a +0. Per sota queden els estels que tot just han superat la fase de gegant vermell, amb magnitud absolutes de +0,5. Globalment considerat, el tipus espectral de l’M68 és l’A6. Dins de l’M68, els estels més aparents són els gegants vermells, la qual cosa no vol dir pas que siguin els majoritaris.
D’acord amb l’índex de metal•licitat dels estels (-2,23 dex), l’edat mitjana dels estels és de 11.200 milions d’anys. Encara que més jove que bona part dels cúmuls globulars de la nostra galàxia, l’M68 és de totes formes fermament inclòs en la “població II”, és a dir en la generació més antiga d’estels i, en conseqüència, de metal•licitat més baixa.
L’M68 té un diàmetre global de 106 anys-llum, si bé la majoria d’estels es concentren en un volum encara molt petit. De totes formes, el nivell de concentració de l’M68 és relativament baix si el comparem amb altres cúmuls globulars (se’l classifica en el grup X en l’escala de Shapley-Sawyer, que va de l’I al XII). Això és un indicatiu de desgast. De fet, cada cúmul globular pateix una erosió en el moment de creuar el disc galàctic en el decurs de l’òrbita. L’M68 ara es troba lluny del disc galàctic: ara mateix en la part de l’òrbita que fa de retorn. Malgrat tot, amb una massa global de 4,44•1035 kg, l’M68 encara haurà de fer moltes voltes durant un bon grapat de milers de milions d’anys.
Des de la Mediterrània 