Galaktikus sebességszabály - a hét asztrofotója

A Hubble-űrteleszkóppal közel 50 ezer távoli csillagvárost örökítettek meg egy olyan kutatási program során, amelynek eredményei hozzájárulnak a galaxisok tömege és csillagaik keringési sebessége közti kapcsolat megállapításához.

A Hubble-űrteleszkóppal (HST) az Ursa Major (Nagy Medve) csillagképben távoli csillagvárosokat örökítettek meg. A program keretében több mint 500 felvételt rögzítettek erről az égterületről, közel egy év alatt. A felvételekből egy nagy mozaikot állítottak össze, amelyen nagyságrendileg 50 ezer galaxis látható. Az így nyert 1,1 x 0,15 fokos területet ábrázoló kép mintegy 3 milliárd pixelt tartalmaz.

A vizsgálat célja, hogy az eltérő korú csillagvárosok megfigyelésével minél több információt szerezzenek a galaxisok időbeli fejlődéséről. Az adatok elemzése sok kutatónak fog még évekig munkát adni, de néhány érdekesség már most, a kiértékelés elején is feltűnt. Ezek között említhető például egy vöröses elliptikus óriásgalaxis, amelynek centrumában két fekete lyuk található. A két objektum 4000 fényévre van egymástól, egyikük 0,5, a másik 5 millió naptömegű lehet. A HST részletes felvételeit az AEGIS nevű projektben is felhasználták, amelyben a csillagvárosok alapvető jellemzőit tanulmányozzák.

A galaxisok tömege és a bennük lévő csillagok, gázfelhők keringési sebessége között kapcsolat várható. Egyszerűen fogalmazva minél nagyobb egy csillagváros tömege, annál gyorsabban keringenek benne az objektumok a centrum körül - bár a gyakorlatban az összefüggés lényegesen bonyolultabb. A spirális galaxisok esetében ehhez hasonló összefüggést az ún. Tully-Fischer-reláció formájában azonosítottak, mely szerint a galaxisok teljes energiakibocsátása (amivel arányos a tömegük) és a bennük lévő objektumok keringési sebességének eloszlása között kapcsolat van - ezt elsőként 30 éve, néhány közeli spirális galaxisnál mutatták ki. Hasonló szabályosság az elliptikus galaxisokra is létezik a teljes energiakibocsátás és a sebességeloszlás között, amelyet Faber-Jackson-relációnak neveznek.

Susan Kassin (University of California, Santa Cruz) és kollégái 544 eltérő típusú, 0,1 és 1,2 közötti vöröseltolódású, azaz 2 és 8 milliárd fényév közötti távolságban lévő galaxist vizsgáltak. A munkára az említett AEGIS felmérésben került sor, amelyen közel 100 csillagász dolgozik 4 földi telepítésű és 4 Föld körül keringő távcső eredményeit elemezve. A felmérés során kb. 150 ezer galaxist örökítettek meg eltérő színképtartományokban, a rádiótól egészen a röntgen hullámhosszakig.

Az Ursa Major (Nagy Medve) csillagkép (balra) és a kérdéses felvétel (jobbra) számtalan távoli galaxissal (NASA, ESA, Davis (Univ. of California, Berkeley), Faber (Univ. of California, Santa Cruz), A. Koekemoer (STScI))

A felvételekből összeállított mozaik 5' átmérőjű részlete. A kép a WFPC-2 kamerával kék, zöld és vörös szűrőkkel készült. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA, ESA, M. Davis (University of California, Berkeley), S. Faber (University of California, Santa Cruz), and A. Koekemoer (STScI))

Az új vizsgálat alapján egy galaxis tömege és a benne lévő égitestek keringési sebessége között a fent említetthez hasonló szabály mutatkozik - ráadásuk az eltérő típusú, tömegű és korú galaxisok esetében egyaránt létezik az összefüggés. Ilyen értelemben elképzelhető, hogy a Tully-Fischer és a Faber-Jackson-reláció ugyanannak a most megfigyelt jelenségnek külön-külön, korábban azonosított része. Az új összefüggés visszamenőleg legalább 8 milliárd évre érvényes, amikor a galaxisok még sokszor "zilált" megjelenésűek voltak, feltehetőleg az akkoriban gyakori kölcsönhatások miatt. Úgy tűnik tehát, hogy a szabály a spirális és az elliptikus galaxisok mellett az összeolvadt csillagvárosokra is érvényes.

A jelenség olyan szempontból is érdekes, hogy míg a spirális galaxisok korongjában a csillagok rendezetten, azonos irányban mozognak, az elliptikus csillagvárosoknál hasonló nem figyelhető meg. Itt az objektumok egymástól erősen eltérő pályákon keringenek a centrum körül, amelyek nem párhuzamosak egymással, és nem csoportosulnak kitüntetett síkban. A most talált összefüggés mindennek ellenére mindkét galaxistípusra érvényes, és magyarázata a csillagvárosok kialakulásában keresendő.

Kereszturi Ákos