Gáz egy gömbhalmazban

Az M15 jelű gömbhalmazban első alkalommal akadtak csillagközi gázra. A megfigyelt gáz mennyisége kevesebb, mint amire az elméleti előrejelzések utaltak.

A gömbhalmazok néhány 10 ezer, illetve 100 ezer csillagot tartalmazó idős csillagcsoportosulások. A halmazt tagjainak egymásra kifejtett gravitációs vonzása tartja együtt, de egyes csillagok azért nagy ritkán elszöknek. Belsejükben kialakulásukkor, 10-13 milliárd éve volt intenzív a csillagkeletkezés, azóta ilyenre nem került sor.

Ennek egyik oka, hogy a gömbhalmazok csillagközi anyagot (ami a csillagkeletkezés "nyersanyaga") alig tartalmaznak. Az a kevés, ami elméletileg megtalálható bennük, az életük végén járó és vörös óriásként felfúvódó csillagoktól származik, amelyek ledobják külső rétegeiket. A gömbhalmazok Tejútrendszer körüli, közel gömb alakú térrészben, az úgynevezett halóban (nem háló) találhatók, és elnyúlt pályájukon időnként áthaladnak a Galaxis fősíkján. Ekkor az itt található csillagközi anyaggal ütközik a gömbhalmazok tagjai között lévő ritka gáz. Ennek hatására utóbbi eltávozik a halmazból - az ütközés tehát kifújja az ott található kevés csillagközi gázt is.

Azt eddigi kutatások során nem is sikerült csillagközi gázra akadni a gömbhalmazokban. Jacco van Loon és Aneurin Evans (Keele University) és kollégái most első alkalommal azonosítottak semleges hidrogénmolekulákat M15 jelű gömbhalmazban. Utóbbi egy tőlünk 34 ezer fényévre lévő fényes halmaz galaxisunk halojában. Fémekben (csillagászati szempontból a hidrogénnél nehezebb elemekben) rendkívül szegény képződmény, amely egy korábbi vizsgálat alapján kevés csillagközi port is tartalmaz. A poranyag tömege mindössze 0,0005-szöröse a Napénak, de sejteni engedte, hogy a por mellett gáz is lehet, ami után meg is indult a kutatás.

2004 szeptemberében az areciboi rádióteleszkóppal vizsgálták a halmazt, és a 21 cm-es hullámhosszon sikeresen azonosítottak benne semleges hidrogént (a gáz sebessége és sebességének eloszlása alapján biztosan a gömbhalmazhoz tartozik). Az előzetes becslések alapján azonban sokkal több hidrogénnek kellene lennie az M15-ben. A most megfigyelt mennyiség a Nap tömegének mindössze harmada, amelynél többet bocsáthattak ki az itt található vörös óriások.

A gázanyag túlságosan kis mennyiségének egyik lehetséges magyarázata, hogy a halmaz nemrég haladt át a fősíkon, a találkozó "kifújta" a gázt a halmazból, és azóta csillagai csak ilyen keveset bocsátottak ki. Ezzel a lehetőséggel azonban sokan nem elégedettek, szerintük más folyamatot kell keresni. Elképzelhető, hogy az életük végén járó vörös óriások olyan nagy sebességgel bocsátják ki a gázt, hogy az végleg el is hagyja a halmazt. Erre a lehetőségre utal Andrea Dupree (CfA) 1991-es felfedezése, amelynek keretében a HD 6833 jelű óriáscsillagnál igen gyors gázkibocsátást detektált. A sebesség akkora volt, hogy ha a csillag az M15-ben helyezkedne el, a ledobott gáz nagyobb része el is hagyta volna a halmazt.

Az M15 csillagközi anyagában lévő gáz és por aránya is szokatlan: közel 600-szor nagyobb a gáz, mint a por tömege. Utóbbi közel háromszor magasabb annál, mint ami a Naphoz hasonló fémtartalmú vörös óriások anyagkibocsátása alapján várható. A jelenség valószínűleg azzal függ össze, hogy a fémek (nehéz elemek) aránya az M15 csillagaiban szintén alacsony, kb. fél százaléka a Napban mérhetőnek. Elképzelhető, hogy az ilyen összetételű csillagok kevés port és több gázt bocsátanak ki életük végén külső rétegeik ledobásával.