Magyar kutatók új eredményei a fényes rádiósugárzásban fürdő Zwicky-féle galaxis-kilencesről

3102

A jelenleg elfogadott elméletek szerint a kozmikus környezetünkben megfigyelhető nagy galaxisok az univerzum története során kisebbek összeolvadása révén jöttek létre. Ez hatványozottan igaz azokra az óriás elliptikus galaxisokra, amelyek gazdag, sok tagot számláló galaxishalmazok középpontjában, azok legsűrűbb régióiban találhatók. Ezek a galaxishalmazok legfényesebb galaxisai (brightest cluster galaxies, BCG), amelyeknek több összeolvadási esemény során sikerült a Tejútrendszer tömegét legalább tízszer meghaladó tömegüket összegyűjteniük.

Számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy az összeolvadás során, amikor az abban részt vevő galaxisok pár tízezer fényévnél közelebb kerülnek egymáshoz, a középpontjukban elhelyezkedő szupernagy tömegű fekete lyukak felé áramolhat a galaxisok gázanyaga. Ez megfelelő üzemanyagot biztosít ahhoz, hogy azok aktív galaxismagként felragyogjanak. Ilyenkor akár szimultán aktivitást is megfigyelhetünk a fekete lyukak körül. Az aktív galaxismagok olyan több millió vagy milliárd naptömegű fekete lyukak, amelyekre folyamatosan anyag áramlik az úgynevezett anyagbefogási korongon keresztül. Ennek a felforrósodott anyagnak a sugárzása felelős az aktív galaxismagok kimagasló fényességéért.

Számos, az összeolvadás különböző szakaszaiban járó kölcsönható galaxispárról készültek és készülnek szebbnél szebb felvételek. Ismerünk néhány kettős, sőt hármas aktív galaxismagot tartalmazó rendszert is (egyről korábban itt a hírportálon is beszámoltunk). Azonban a közelmúltban magyar kutatók vezetésével – Veres Patrik, nemrég még ELTE mesterszakos csillagász hallgató első szerzőségével – vizsgált rendszer még különlegesebb. A felfedezőjéről Zwicky-kilenceknek (Zwicky’s Nonet) nevezett kompakt galaxiscsoport az Abell 407 jelű, több mint 40 ismert tagot számláló galaxiscsoportosulás központi régiójában helyezkedik el. A kilencből nyolc galaxis magja mutat viszonylag gyenge aktivitást. Azonban az egész rendszer fényes rádiósugárzásban „fürdik”. Az optikai tartományban megfigyelhető galaxisok méreténél jóval nagyobb távolságra nyúló, kanyargó plazmanyaláb (jet) öleli körbe a csoportot. A jet eredete azonban nem volt ismert.

A Zwicky-kilencek galaxiscsoport optikai és rádiós (kontúrvonalak) kompozit képe. Az optikai kép a Sloan égboltfelmérésből származik (Sloan Digital Sky Survey). A rádiókontúrokat az indiai GMRT rádiótávcső-hálózat 610 MHz-es frekvencián készült mérései alapján ábrázolták. A bal alsó sarokban jelzett méretskála mintegy 160 ezer fényévnek felel meg. (Biju, K. G. és mtsai, 2017)

Az aktív galaxismagok nagyjából tíz százaléka rendelkezik jelentős rádiósugárzással, amely az anyagbefogási korongra merőlegesen kiinduló, szimmetrikusan elhelyezkedő nagysebességű plazmanyalábokban, az ottani mágneses térben mozgó töltött részecskék szinkrotronsugárzása. A most megjelent tanulmányban a kutatók az Európai VLBI Hálózat (European Very Long Baseline Interferometer Network, EVN) és az angliai e-MERLIN (enhanced Multi-Element Remotely Linked Network) rádióteleszkóp-hálózat antennáit használták, hogy felderítsék, melyik galaxisból indul ki a több mint egymillió fényév méretű jet.

Rádiótérképek a Zwicky-kilencekről. A felső ábrán az egymillió fényévet is meghaladó méretű rádiójet szerkezete látszik. Az alsó ábrán a központi területre benagyítva látható a két detektált rádiósugárzó aktív galaxismag helyzete. Szürke szín mutatja a GMRT-vel 610 MHz-es frekvencián készült mérést, piros kontúrok a 62 MHz-es LOFAR térképet, a zöld kontúrok pedig az amerikai VLA hálózattal 3 GHz-en készült megfigyelést. (Veres P. M. és mtsai, 2024)

A rádiómegfigyelésben európai, kínai és dél-afrikai antennák is részt vettek. Az így megvalósított „virtuális” rádiótávcső mérete bolygónk méretével összemérhető, azaz egy Föld méretű antenna felbontóképességével rendelkezik. A kutatók mind a kilenc galaxis középpontját megvizsgálták. Meglepetésre nem csak egy, hanem két esetben is sikerült kompakt, pár fényéves tartományból eredő rádiósugárzást detektálni. Így tehát elképzelhető, hogy a nagyobb skálán megfigyelhető rádiószerkezetet valójában két galaxismagból induló két pár jet összjátéka alakítja ki.

A G1 és G3 galaxisok középpontjában az EVN-nel 1,7 GHz-es frekvencián detektált rádiósugárzó aktív galaxismagok. A rektaszcenzió és deklináció méretskálája ezredívmásodperc (mas). Az objektumok távolságában 1 mas nagyjából három fényévnek felel meg. (Veres P. M. és mtsai, 2024)

A kilencek esetében valószínűleg szemtanúi lehetünk egy fényes óriás elliptikus galaxis kialakulásához vezető galaxis-összeolvadási folyamatnak. Számos ismert BCG rendelkezik jelentős rádiósugárzással, az optikai galaxistól akár több millió fényévre nyúló jetekkel. A Zwicky-féle kilencek azt mutatják, hogy ezek az összeolvadási folyamat még viszonylag korai fázisában is kialakulhatnak.

A Zwicky-kilencek nagyfelbontású rádióinterferométeres vizsgálatát bemutató szakcikk az Astronomy and Astrophysics folyóiratban jelent meg. Szövege szabadon elérhető. A hazai kutatómunkát a HUN-REN hálózat (G.K.É.), a HUN-REN CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet demonstrátori programja (V.P.M.), valamint a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (OTKA K134213 pályázat) támogatta.

Forrás:

Veres P. M., Gabányi K. É., Frey S., Paragi Z., et al. (2024): European VLBI Network observations of the peculiar radio source 4C 35.06 overlapping with a compact group of nine galaxies, Astronomy and Astrophysics, Vol. 684, A188
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202348729

Biju, K. G., et al. (2017): ‘Zwicky’s Nonet’: a compact merging ensemble of nine galaxies and 4C 35.06, a peculiar radio galaxy with dancing radio jets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 471, p. 617
https://doi.org/10.1093/mnras/stx1476

Hozzászólás

hozzászólás