Az Ötös-halmaz a Galaxis legnagyobb tömegű ismert
csillaghalmaza. Körülbelül 10000 naptömegnyi tömegével mintegy tízszer
múlja felül a Tejútrendszer átlagos halmazait. Ez a
Földtől 25000 fényévnyire levő, igen fiatal (kb. 4 millió éves) halmaz a
Galaxis középpontjához sokkalta közelebb, 100 fényéven belül
helyezkedik el, ezért a halmaz minden valószínűség szerint néhány
millió év alatt az erős gravitációs árapályerők hatására szétszakad.
Több száz átlagos csillag mellett öt legfényesebb csillaga saját
Napunknál 10-20-szor nagyobb tömegű óriáscsillag, amelyek 10-100
ezerszer intenzívebben sugároznak a Napnál. A halmaz tagja a Galaxis
jelenleg ismert legfényesebb csillaga, a Pisztoly-csillag is.
Az Ötös-halmaz a Hubble Űrtávcső 1997-es felvételén. A két csillag
jobb felbontású kisebb képei a Keck I teleszkóppal készültek (Forrás:
Peter Tuthill, Don Figer [STScl], NASA)
Az
ilyen nagy tömegű csillagok igen gyorsan leélik életüket, amelynek
végén szupernóva-, vagy hipernóva-robbanásban elpusztulnak. Ezek az
objektumok úgynevezett Wolf-Rayet csillagok. A néhány millió éves
csillagok már most elhasználták teljes hidrogénkészületüket a külső
rétegeikben is, így szinte teljes egészében héliumból állnak, amit magfúzió során nehezebb elemekké építenek össze. A Wolf-Rayet
csillagok kulcsfontosságú fázist jelentenek a nagy tömegű csillagok
élete során: gyakorlatilag ez a csillag utolsó állapota, mielőtt
szupernóvaként felrobban.
A halmaz csillagait a Földről nézve
porfelhők takarják el, így megfigyelésükre csak a közeli infravörös
tartományban van lehetőség. 1997-ben a Hubble Űrtávcső NICMOS nevű,
közeli infravörös tartományban dolgozó kamerája által készített képeken
a csillagok vörös színű, poros fénypontok voltak. A Keck I távcsővel
1998-ban és 1999-ben végzett interferometriás vizsgálatokkal ötször jobb felbontású
képeket sikerült készíteni, amelyeken már láthatóvá vált a spirális
alakú porfelhő két halmazbeli csillag közelében. Peter Tuthill (Sydney
Egyetem) asztrofizikus és kollégái az első ilyen spirális, csillaghoz
kapcsolódó köd felfedezését egyébként 1999-ben jelentették be a WR104
jelű kettős rendszerrel kapcsolatban.
Tuthill és csoportja
a Mauna Keán felállított Keck I távcsővel észlelte a halmaz
legfényesebb csillagait. Az észlelések alapján a megfigyelt Wolf-Rayet
csillagok minden bizonnyal kettős rendszereket alkotnak. Mivel ezen
csillagok rendkívül erős csillagszelet bocsátanak ki magukból, kettős
rendszerekben a kibocsátott csillagszelek összeütköznek. Az ütközési
tartományokban létrejövő felhő ezután a csillagoktól kifelé halad, majd
ezt a sugárzást kibocsátó anyagot látványos spirállá alakítja a
kettőscsillagok egymás körüli keringése során végzett mozgása. Ugyanazt
az elvet látjuk, mint a körbeforgó pázsitlocsolók esetében – mindegyik
vízcsepp a saját egyenes vonalú pályáján a halad kifelé, de a
vízcseppek együtt szépen kirajzolódó spirált alkotnak.
A
megfigyelt csillagok esetében a kettős rendszer két tagja egymástól
mindössze néhány csillagászati egységre van, keringési periódusuk pedig
750-950 nap körüli. A megfigyelt spirális alakban kidobott anyagfelhő
hosszúsága pedig közel 300 csillagászati egység – vagyis a Nap-Föld
távolság háromszázszorosa. Bár a másik három csillag esetében
(legalábbis egyelőre) nem figyelhető meg struktúra,
mindannyiuk igen hasonló jellegű ködösséget mutat. Valószínűleg itt is
hasonló módon ütköző csillagszelekről van szó, de vagy túl közeliek
egymáshoz a tagok, vagy pedig a kettősök keringési síkja nem kedvez a
megfigyelésnek.
Bár az ilyen nagy tömegű csillagok mindössze a
Galaxis csillagpopulációjának néhány százalékát alkotják, igen fontosak, mivel
gyakorlatilag túlragyogják a többi csillagot, illetve igen erős
csillagszelük révén hatással vannak más csillagokra is: a kiáramló
anyag csillagközi felhőkbe hatolása során lökéshullámok keletkeznek,
amelyek a csillagközi gáz- és porfelhőket új csillagkeletkezési
tartományokká sűríthetik össze, vagy megzavarhatják a már zajló
csillagkeletkezési folyamatokat.
A Wolf-Rayet csillagokból álló
kettős rendszerek további sorsa minden valószínűség szerint három
szupernóvarobbanás lesz. A jövőben mindkét csillag külön-külön
szupernóvává válik, valószínűleg egy fényes, hosszú típusú
gammakitörést produkálva, amely során neutroncsillaggá vagy
fekete lyukká válnak. Ezt egy harmadik robbanás követi, ami akkor
következik be, ha a visszamaradt két objektum spirális pályán egymás
felé közeledve végül összeütközik – ennek során rövid gammavillanás jön
létre. A szupernóva-robbanás a csillag élete folytán legyártott
nehezebb elemeket szétszórja a csillagközi térben, majd később ebből az
anyagból kisebb csillagok körül bolygók keletkezhetnek.
Az első
szupernóva-robbanásoknak az elméletek szerint jellegzetes nyomot kell
hagyniuk maguk után, mivel a terjedő lökéshullám beleütközik az ott
levő, a csillagszelekből kialakult spirálkarba. 2004-ben Stuart D.
Ryder (Anglo-Australian Observatory) bejelentése szerint apró hullámzás
volt észlelhető az SN 2001ig jelű szupernóva fénygörbéjén, amit ez a
folyamat idézhetett elő.
Két, esetleg öt igen nagy tömegű kettős
rendszer felfedezése egy ilyen fiatal, fényes halmazban arra utalhat,
hogy Galaxisunk igen fényes csillagai közül sok – amelyek nagy részét
porfelhő takarja el – igen nagy tömegű kettős rendszer, és nem egyetlen
csillag. Ennek viszont jelentős hatása lehet a szupernóva-robbanások
megértésére, valamint a csillagok fényességének és fejlődésének
elméleteire. Ezen felül ezeknek a csillagoknak további vizsgálata
(Tuthill megfogalmazása szerint) „bepillantást enged a csillagok
öltözőibe, ahol azok a végső, katasztrofális előadásukra készülnek”.
Források
- University of Sydney, 2006. augusztus 21
- W.M. Keck Observatory
- Cosmos Magazine, 2006. augusztus 18
- Science, 2006. augusztus 18
Linkajánló
- A hosszú és rövid gammavillanások különbsége
- A rövid gammakitörések titkai
- Hosszú gammakitörések – csak semmi pánik!
