Extragalaktikus gömbhalmazok nyomában a Gaia űrtávcsővel

2563

„Mennyi mindenre használható a Gaia űrtávcső!” rovatunkban ma: a Gaia egy újabb egzotikus alkalmazása – egy viszonylag közeli, ám a Tejútrendszer határain messze túl fekvő óriásgalaxis gömbhalmazait vizsgálták a csillagászok a saját galaxisunk csillagainak háromdimenziós eloszlását és mozgását feltérképező asztrometriai űrtávcsővel.

A Centaurus A, avagy NGC 5128 kb. 13 millió fényéves távolságával a hozzánk legközelebbi óriásgalaxis a Kentaur csillagképben. Az égbolt ötödik legfényesebb csillagvárosát számos különleges vonás jellemzi: ez a hozzánk legközelebbi aktív magú galaxis és az egyik legközelebbi rádiógalaxis is. Elliptikus galaxis létére feltűnő porsáv húzódik benne, ráadásul aktív csillagkeletkezés is zajlik benne. Mindezek egy nemrégiben végbement galaxisütközés eredményei lehetnek.

A Centaurus A óriás elliptikus galaxis Éder Iván felvételén. Forrás: Éder Iván/AstroEder.com.

Az objektumhoz hatalmas méreteinek megfelelően rengeteg gömbhalmaz is tartozik, amelyek a galaxist kiterjedt udvarként, halóként ölelik körbe. A galaxisok halójában számtalan egyedi csillag is található, ám a távoli csillagvárosok esetében ezek a jellemzően idős és nem túl fényes égitestek már nem nagyon különíthetőek el. A tízezernél is több, de akár több millió csillagból álló gömbhalmazok ugyanakkor jóval távolabbról is láthatók, és a galaxis külső régiójának, a galaxishalónak nyomjelzőiként is szolgálhatnak. A gömbhalmazok a jelenlegi kozmológiai ismereteink szerint a legősibb csillagcsoportosulások lehetnek, amelyekből alulról felfelé épülhettek fel később a galaxisok, a galaxishalmazok és a szuperhalmazok [1].

Igazán fontos tehát, hogy minél több galaxis gömbhalmazrendszereit megismerjük. És itt nyújtott váratlan segítséget az Európai Űrügynökség (European Space Agency – ESA) eredetileg egészen más célra tervezett Gaia űrtávcsöve. A Centaurus A eddig ismert valamivel több mint 500 gömbhalmazának körét Allison Hughes, az Arizonai Egyetem kutatója és munkatársai mintegy kétezer új gömbhalmazjelölttel bővítették. Mindezt részben a keresésnek a korábbiaknál jóval nagyobb égterületre, a galaxishaló távolabbi régióira való kiterjesztésével érték el.

Példák kiterjedt objektumokra a Megacam felvételein, az NGC 5128 környezetéből, amelyek lehetnek valóban gömbhalmazok, de egyéb beférkőző objektumok is. Mindegyik kis kép 1×1 négyzetívperc méretű. (a) Egy valódi, fényes gömbhalmaz, amelynek a peremén még egyedi vörös óriáscsillagok is megfigyelhetők. (b) Ígéretes gömbhalmazjelölt, amelynek a csillagai nem oldhatók fel, ám kiterjedtebb mint egy pontforrás. (c) Részben felbontott kettőscsillag, amit a kutatómunkában használt kiterjedtségi index nem csillagszerű objektumnak jelölt. (d) Rendkívül kiterjedt háttérgalaxis, amit az adatfeldolgozás egy külön lépésében szűrtek ki. Forrás: Hughes et al. (2021).

A gömbhalmazkereséshez a csillagászok elsősorban a chilei 6,5 m-es főtükörátmérőjű Magellan-teleszkóp nagylátószögű Megacam kameráját használták, de a programban komoly hozzájárulást képviselt a Gaia űrtávcső is. Habár a Gaia egyedi csillagok megfigyelésére készült, felbontása lehetővé teszi a Centaurus A távolságából csupán csekély mértékben kiterjedtnek látszó gömbhalmazok felismerését is. A Gaia elsődleges feladata a Tejútrendszer közelebbi csillagainak távolságmérése a parallaxis módszerével, valamint sajátmozgásuk és radiális sebességük megfigyelése. Ennek révén pedig számos, gömbhalmaznak tűnő előtércsillagot ki tudtak szűrni a csillagászok a mintából.

A Hughesék által azonosított új gömbhalmazjelöltek sűrűségeloszlása az NGC 5128 környezetében. A keresés több mint két fok távolságra – a holdkorong átmérőjének több mint négyszeresére – terjedt ki, ami a Centaurus A 1,3 millió fényéves távolságára tekintettel a galaxis több százezer fényéves környezetét jelenti. (1 kpc [kiloparszek] = 3262 fényév). Forrás: Hughes et al. (2021).

A csillagászok két elkülönült gömbhalmaz-populációt is azonosítottak az NGC 5128 körül. A központhoz közelebb koncentrálódik a héliumnál nehezebb – a csillagász szaknyelvben csak fémeknek nevezett elemekben gazdagabb csoport, míg a fémszegényebb gömbhalmazok jóval távolabbra terjednek ki, sűrűségük lassabban csökken a középponttól távolodva. A központtól távolabbi gömbhalmazjelöltek, ha tagságuk majd megerősítést nyer, akkor a korábbi galaxis-kölcsönhatások következtében létrejött csillagáramok és halóhéjak kimutatásában is segíthetnek. A majdnem kétezer új gömbhalmazjelölt ugyanis még megerősítésre vár. Ehhez nagytávcsöves spektroszkópiai mérésekre lesz szükség.

Forrás: A. K. Hughes és munkatársai (2021), ApJ

Megjegyzés:
[1]: A világegyetem jelenlegi szerkezetének ilyen, lentről felfelé történő felépülését írja le a ma legelfogadottabb, a megfigyeléseket többé-kevésbé pontosan leíró, standard kozmológiai modellnek is nevezett ΛCDM-modell (Lambda Cold Dark Matter – lambda hideg sötét anyag). Az alulról felfelé történő összeállás feltétele ugyanis az, hogy a sötét anyag részecskéi viszonylag lassan mozogjanak – vagyis hogy a sötét anyag hideg legyen. Ha ugyanis ezek a ma még ismeretlen, de minden jel szerint valóban létező és a világegyetem tömegének jelentős részét kitevő sötétanyag-részecskék “forrók” lennének, azaz ha a fénysebességhez mérhető sebességekkel mozognának, akkor gyorsan elmosták volna a gömbhalmaz-méretű anyagcsoportosulásokat, még jóval azelőtt, hogy ezek a halmazok egyáltalán létrejöhettek volna.

Hozzászólás

hozzászólás