Forrongó galaxishalmazok

Az elmúlt időszak megfigyelései alapján a galaxishalmazok igen mozgalmas helyek. A bennük lezajló összeütközések "töredék-csillagvárosokat" hozhatnak létre, és a nagyobb galaxisokban lévő fekete lyukak is befolyásolják a halmaz fejlődését is.

A Chandra-űrobszervatóriummal a Perseus-galaxishalmazt vizsgálták. Ez a galaxiscsoport kb. 235 millió fényévre van tőlünk, és több ezer csillagvárost tartalmaz. Emellett nagyságrendileg milliárd naptömegnyi, közel millió fokos hőmérsékletre hevített plazma tölti ki a galaxisok közötti (intergalaktikus) teret.

Andrew Fabian (Cambridge University) és kollégái 280 órás expozíciós idővel örökítették meg az itt található objektumokat. Ez lett az eddigi leghosszabb expozíciós idejű felvétel, amit egy galaxishalmazról készítettek a röntgentartományban.

A Perseus-halmaz centrumában az erős rádiósugárzása alapján Perseus A néven is ismert, NGC 1275 jelű galaxis található. A Chandra röntgenmegfigyelései alapján a csillagváros körül, a galaxisközi anyagban kb. 300 ezer fényév távolságig terjedő, ritka térség mutatkozik.

A jelenséget feltehetőleg az NGC 1275 centrumában lévő, rendkívül nagytömegű fekete lyuk hozza létre. Az ide bespirálozó anyag egy része nagy sebességgel kirepül, két egymással ellentétes irányba haladó anyagsugarat létrehozva. Az anyagsugár gyorsan haladó részecskéi a galaxist elhagyják, majd ütköznek az intergalaktikus anyaggal, létrehozva az ritka térségeket.

A képek alapján a kiáramló anyagsugár intenzitása változó, és amikor felerősödik, egy-egy buborékszerű alakzatot hoz létre. Az ilyen buborékok összeolvadó csoportja látható az alábbi felvételen. Az NGC 1275 anyagsugarai minimum az elmúlt 100 millió évben aktívak voltak. A kiáramló részecskék a ritka intergalaktikus anyagot felfűtik, hanghullámokhoz hasonló lökéseket hozva létre benne.

A Chandra 250 órás felvétele a Perseus-galaxishalmaz központi vidékéről. A képen látható, buborék jellegű képződmények olyan lökéshullámfrontok, amelyeket az NGC 1275 központi fekete lyuka közeléből kiáramló anyag hoz létre (fotó: NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.)

A képek alapján úgy fest, hogy a galaxisok centrumában lévő, rendkívül nagytömegű, központi fekete lyukak nem csak az adott csillagváros fejlődésébe szólnak bele. A fekete lyukba spirálozó, majd onnan kilökődő anyag a galaxisok közötti térben lévő gázra is hatással van. A felfűtési folyamat révén például megakadályozhatja, hogy újabb intergalaktikus gáz épüljön be egy kérdéses galaxis anyagába. Mindennek a galaxishalmazok kezdeti fejlődési szakaszában lehetett fontos szerepe.

Árapály tördelte galaxisok

A Spitzer-űrteleszkóp segítségével a galaxishalmazokon belüli törpegalaxisokat tanulmányozták egy másik kutatási program keretében. Az ilyen csillagvárosok tömege általában nem haladja meg saját galaxisunk, a Tejútrendszer tömegének tizedét. Elméleti megfontolások alapján kétféle úton jöhetnek létre: lehetnek ősi anyagcsomókból visszamaradt galaxisok, amelyek később nem olvadtak bele nagyobb testvéreikbe, de lehetnek a nagyobb csillagvárosokból utólag kiszakadt objektumok is. Az utóbbiak csoportját árapály-törpéknek is nevezik, mivel a nagy galaxisok között fellépő gravitációs kölcsönhatás során, az árapályerők révén repülnek ki. Gyakoriak a sok tagot számláló galaxishalmazokban, ahol a csillagvárosok gyakran lépnek kölcsönhatásba egymással.

A Spitzer-űrteleszkóppal a Hydra csillagkép irányában, tőlünk 200 millió fényévre levő, NGC 5291 jelű galaxist tanulmányozták az infravörös tartományban. Ez a Tejútrendszerünknél közel négyszer nagyobb óriás, amelynek belső részén nem is egyetlen galaxis magja látható, hanem két, éppen az összeolvadó csillagváros ismerhető fel. Sarah Higdon (Cornell University) és kollégái ezt az objektumot, valamint a kölcsönhatás nyomán kirepült kisebb galaxisokat vizsgálták, amelyek elnyúlt, látványos csóva formájában sorakoznak a közelben.

Két nagyobb, kékes árnyalatú csillagváros (balra), és a kölcsönhatásuk keretében, korábban kiszórt "galaxistöredékek" (vöröses foltok sora jobbra). Ezek megjelenése a bennük található csillagkeletkezési régiókban lévő meleg porra utal. A hamisszínes felvételt a Spitzer-űrteleszkóp 2004. február 17-én készítette. A kép nagyméretű változatának letöltése (fotó: NASA/JPL-Caltech/Cornell University)

A megfigyelések alapján a két kölcsönható galaxisban az ütközés nem gerjesztett olyan heves csillagkeletkezést, amilyet más esetekben megszokhattunk (az ütköző csillagvárosok összenyomódó csillagközi gázanyagában gyakran keletkeznek új csillagok). Ugyanakkor a kataklizma révén kirepülő, a törpegalaxisokat alkotó anyagban heves folyamatok zajlanak. Csillagközi szerves anyagok, köztük úgynevezett policiklusos, aromás szénhidrogének (PAH-ok) sugárzását detektálták, emellett felforrósodott, molekuláris állapotú csillagközi hidrogént is észleltek. Mindezek együttese aktív csillagkeletkezésre utal.