Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Miért ontják a csillagokat a csillagontó galaxisok?

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

A csillagontó galaxisok nevüket arról kapták, hogy a bennük lévő gáz- és porfelhőkből szédületes iramban születnek új csillagok — a csillagkeletkezési ráta az átlagos spirálgalaxisokra (amilyen például Tejútrendszerünk is) jellemző érték (évenként néhány naptömeg) sokszorosát, csúcsként akár még annak ezerszeresét is elérheti.

A csillagászokat régóta foglalkoztatja, pontosan milyen körülmények teszik lehetővé az ennyire heves csillagképzést. Most, hogy választ kapjanak erre a kérdésre, egy nemzetközi kutatócsoport a két éve üzembe állt Ataca-mai Nagy Milliméteres/szubmillíméteres Hálózat (ALMA) rádiótávcsöveivel tüzetesen megvizsgálta az egyik hozzánk legközelebbi csillagontó galaxis, az NGC 253 (a csillagképről, amelyben látható Szobrász vagy Sculptor néven is ismert) néhány csillagképző felhőjének összetételét és jellemző fizikai paramétereit (sűrűség, nyomás, hőmérséklet). Az eredményről az Astrophysical Journal-ben számoltak be.

„Általánosságban elmondható, hogy minden csillag sűrű por- és gázfelhők belsejében születik — mondta Ádám Leroy, korábban a Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatórium (NRAO), jelenleg az Ohiói Állami Egyetem csillagásza, aki maga is részt vett a kutatásban. — Mostanáig azonban meglehetősen keveset tudtunk arról, hogy a különféle galaxisok gyakran több nagyságrenddel is különböző csillagkeletkezési rátáját milyen kémiai és fizikai eltérések magyarázzák."

Az ALMA üzembeállása ezen a helyzeten sokat javított: nagy felbontóképessége lehetővé teszi, hogy vele távolabbi galaxisokban is részletesen megvizsgálják a csillagképző régiók szerkezetét, összetételét, s a bennük végbemenő folyamatok részleteit. E lehetőség kihasználásának egyik első demonstrációja a Leroy és munkatársai által végzett vizsgálatsorozat, melynek során feltérképezték az NGC 253 galaxis magjában csillagokat gyártó felhőkben lévő molekulák összetételét, eloszlását és mozgásait.

Az NGC 253 a Szobrász (Sculptor) csillagkép legfényesebb galaxisa, amelyre közel élből látunk rá, s tőlünk mintegy 11,5 millió fényévre van. A küllős spirálgalaxisok osztályába sorolható csillagontó galaxis, amelyről már a Hubble-űrtávcső megfigyelései nyomán korábban megállapították, hogy magjában számos szupernagy tömegű fényes csillaghalmazt tartalmaz, amelyek az ott jelenleg is folyó heves csillagképződésnek tulajdoníthatók. Viszonylagos közelsége tette lehetővé, hogy most alaposabban is megvizsgálják ezt a folyamatot.

Az NGC 253 galaxisra közel élből látunk rá

Az ALMA kivételes érzékenysége és felbontóképessége révén a csillagászoknak most először sikerült a galaxis szívében tíz különálló „csillagbölcsőt" megkülönböztetniük, amelyek a korábbi, életlenebb felvételeken egybemosódtak.

Ezt követően a kutatók spektrálisan feltérképezték a különféle molekuláktól származó sugárzások intenzitását a csillagképző felhők belsejében, illetve körülöttük, amiből meghatározható az egyes molekulák sűrűségeloszlása. Ez azért fontos, mert a különféle molekulák különböző feltételeket hoznak létre a gázfelhők belsejében, illetve körülöttük. Például a szén-monoxid (CO) viszonylag vastag, de kis sűrűségű burkokat hoz létre a csillagbölcsők körül, miközben például a hidrogén-cianid (HCN) a nagyon sűrű, aktív csillagképző régiókra jellemző. A ritkább molekulák, mint például H13CN és a H13CO+, csak a még sűrűbb régiókban mutathatók ki.

Az NGC 253 magjában az ALMA megfigyelései alapján feltérképezett csillagképző terület

hamis színezésű képén az aktív csillagbölcsőket (sárga) ritkásabb, diffúz szén-monoxid burok (vörös) veszi körül.

Az ALMA adatait a Hubble-űrtávcső ugyanazon területről, de a Iátható tartományban készült felvételére vetítették rá.

(KÉP: B. SAXTON (NRAO/AUI/NSF); ALMA (NRAO/ESO/ NAOJ);A. LEROY; STSCI/NASA/ESA)

Összehasonlítva a különféle molekulák koncentrációját, eloszlását és mozgását tartományról tartományra, a kutatóknak sikerült az adatokból kihámozni, hogy az NGC 253 csillagképző tartományaiban lévő por- és gázfelhők tömege is jóval nagyobb, sűrűsége pedig mintegy tízszerese az átlagos spirálgalaxisok csillagképző övezeteinek, emellett a gáz mozgása is sokkal turbulensebb bennük.

Mindez azt sugallja, hogy a galaxisok csillagkeletkezési rátái közti különbségek nem csupán az olyan, már korábban is ismert tényezőkből fakadnak, mint a csillagok létrehozására alkalmas por- és gázanyag mennyisége, vagy a csillagbölcsők gyakorisága, hanem maguk a csillagbölcsők is jelentős mértékben különbözhetnek egymástól a csillagképzés hatékonyságában, amit alapvetően a bennük lévő gázanyag összetétele és sűrűsége határoz meg. Mivel a Szobrász-galaxisban nagy tömegű gázanyag van viszonylag kis térfogatban összezsúfolva, ezért ott jóval nagyobb a csillagképzés hatásfoka, mint az átlagos spirálgalaxisokban, amelyekben jellemzően a spirálkarok ennél jóval kisebb sűrűségű területein alakulhatnak ki csillagbölcsők.

Az ALMA hálózatának egy része éjjel

„A galaxisok csillagkeletkezési rátájában mutatkozó különbségek természetesen hosszabb távon a galaxisok növekedésére és fejlődésére is kihatnak — mondta Leroy. — Emellett a továbbiakban azt is szeretnénk kideríteni, hogy a csillagontó, illetve a normál rátájú galaxisok között vajon csupán a csillagképzés ütemében mutatkozik-e különbség, avagy a különféle típusú csillagok eloszlásában is eltérnek egymástól? Úgy véljük, az ALMA megfigyelései révén erre is választ kaphatunk majd."

TartalomjegyzékhezVilágképem <  Anyag-időszak     

------------

Forrás: public.nrao.edu/news/pressreleases/alma-starburst-2015 

291-292. oldal • ÉLET ÉS TUDOMÁNY > 2015/10