Egy lencsegalaxis szerkezete és kialakulása

257

Egy közel 300 millió fényévre található lentikuláris galaxis belső mozgásviszonyait és csillagpopulációit részletesen megvizsgálva érdekes következtetésekre juthatunk a szerkezetét létrehozó folyamatokkal kapcsolatban.

Legtöbb galaxis szerkezete két, egymástól jól elkülönülő részre osztható: egy szferoidális, azaz közel gömbszimmetrikus komponensre, illetve egy lapos korongra. Ez utóbbi a meghatározóbb a spirális galaxisoknál, míg az ún. lentikuláris galaxisokban (vagy lencsegalaxisokban) mindkét komponens egymással összemérhetően jelentős. A korongot is tovább bonthatjuk vastag és vékony korongra, aszerint, hogy a bennük lévő csillagok hogyan mozognak. Előbbiben általában idősebb, fémszegényebb csillagok találhatóak, míg utóbbi tartalmazza a galaxisban lévő gázt és port, a fiatalabb csillagokkal együtt.

Az eddigi kutatások azt mutatják, hogy a vastag korongokban a csillagok általában lassabban keringenek a galaxis középpontja körül, mint a vékony korongban. Ennek magyarázatára több elmélet is létezik, azonban mivel kevés óriásgalaxis esetében ismerjük pontosan a bennük található csillagpopulációk mozgását, szükséges minél több ilyen galaxist vizsgálni a jelenség megértéséhez. A galaxisok rendszerszintű forgását éléről látszó rendszerek esetében lehet a leghatékonyabban vizsgálni, hiszen maga a vastag korong csak ilyen esetben látható elkülöníthetően.

Egy nemzetközi kutatócsoport S. Comerón (Univ. of Oulu) vezetésével felbontotta az Abell 2877 galaxishalmazban található ESO 243-49 jelzésű objektumot a felületi fényesség alapján vastag és vékony korongra, majd ezután a galaxis képét kis csempékre felosztva vizsgálták a csempékhez tartozó csillagpopuláció mozgását, korát és fémtartalmát.

Első lépésként a Spitzer Heritage Archive-ból származó infravörös képen meghatározták, hogy miként változik a felületi fényesség a galaxis fősíkjától való távolsággal. A vékony korong fényesebb, viszont a fősíktól távolabb már a vastag korong fénye domináns. A fényesség-grafikonra függvényt illesztve megállapították, hogy 5200 fényévre fősíktól a fény 80 %-át már a vastag korong adja.

eso_423_muse
Felül: az ESO 243-49 MUSE-adataiból előállított kép. Jól látszik a galaxis oldalnézeti szerkezete. Középen és alul a csillagváros sebességtérképe, illetve a sebességdiszperzió eloszlása.

Ezután a két korongkomponens geometriáját ismerve a VLT MUSE (Very Large Telescope, Multi Unit Spectroscopic Explorer) spektrográfjával meghatározták, hogy milyen a csillagpopulációk fémtartalma, illetve azok hogyan mozognak. A MUSE 1 x 1 ívperces látómezőben 0,2 x 0,2 ívmásodpercres égi felbontással állít elő spektrumokat, melyekből rekonstruálható a 300 x 300 pixeles sebességtérkép, illetve a kor és a kémiai összetétel kétdimenziós térbeli eloszlása.

A kutatók az adatok elemzésével azt kapták, hogy a galaxis rotációs görbéje kisebb értékeket vesz fel távolabb a fősíktól. A vastag korong csillagai 2-3 kiloparszekkel a fősík felett már 30-40 km/s-mal lemaradnak az alacsonyabb régiók nagyobb sebességű csillagaihoz képest. A tudósok ezt az ún. aszimmetrikus drift jelenségével magyarázták, aminek az a lényege, hogy a csillagok a galaxis középpontja körül nem körpályán keringenek, hanem oszcillálnak mind a galaxis sugara irányában, mind pedig a galaxis síkjára merőlegesen.

A színképekből emellett megbecsülték a csillagpopulációk fémtartalmát és korát. Fémtartalomban a két korongkomponens jól elkülönült: a vékony korong sokkal fémgazdagabb volt a vastagnál. A korbecslés azonban nem volt pontos, köszönhetően annak, hogy nagyon öreg csillagpopulációk átlagos spektruma már csak lassan változik az idővel. Ennek köszönhetően azonos kort, körülbelül 12 milliárd évet állapítottak meg mindkét komponensre, azonban a különböző fémtartalom miatt arra következtettek, hogy a vastag korong csillagpopulációja valamivel öregebb.

Az adatokból kirajzolódó kép alapján, az ESO 243-49 galaxis ún. monolitikus összeomlás során jött létre. Eszerint az elmélet szerint régen a galaxis anyaga egy nagy gázfelhő volt, amit saját gravitációja összehúzott. A perdületmegmaradás miatt a gáz egy korongba gyűlt össze, amelyben így az első csillagok kialakulhattak. A csillagok egymásra gravitációs erőt fejtenek ki, ennek hatására egy részük kirepült a központi síkból, ezek alkották később a vastag korong populációt. A nagyobb tömegű csillagok néhány száz millió év alatt szupernóvává váltak szétszórva a nehezebb elemeket, katalizálták az újabb csillagok születését. Végül talán az Abell 2877 halmaz gravitációja miatt leállt a galaxisban a csillagképződés.

A későbbi kutatások részletesebben fogják vizsgálni a korongkomponensek keletkezését, ezzel elősegítve a galaxisok fejlődésének megértését.

Forrás: Comerón és mtsai., Astronomy & Astrophysics, Vol. 593, L6

Hozzászólás

hozzászólás