Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció
Mindössze 2 millió éve keletkeztek a Fermi-buborékok
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
Négy évvel ezelőtt a NASA Fermi gammasugárzás-mérő űrtávcsövének megfigyelései alapján csillagászok korábban nem látott gigantikus szerkezeteket fedeztek fel a Tejútrendszerben: a mintegy 50 ezer fényév kiterjedésű gammasugárzó óriásbuborékok a Tejútrendszer centrumából a fősík alatt és fölött 25—30 ezer fényévre nyúlva a Szűz (Virgo) csillagképtől a Daru (Grus) konstellációig a látható égboltnak több mint felét átfedik. A felfedező űrtávcső után Fermi-buborékoknak elnevezett képződményeket azóta a röntgen- és rádiótartományban is megvizsgálták, legújabban pedig a Hubble-űrtávcső COS (Cosmic Origins Spectrograph) spektrográfja az ultraibolya tartományban vette alaposabban szemügyre. Ez utóbbi megfigyelések alapján sikerült végre meghatározni a buborékokat alkotó gáztömegek terjedési sebességét és (részben) összetételét, az előbbiből pedig pontosítani keletkezésük időpontját: a jelenleg óránként több mint 3 millió kilométeres sebességgel táguló buborékok mintegy 2 millió éve, egy a Tejútrendszer közepe táján végbement óriási robbanás(sorozat)ban jöhettek létre. Hogy pontosan miként, arra több, egymással versengő forgatókönyv (modell) létezik, amelyek közüli választáshoz a folyamatban kidobott teljes anyagmennyiséget kellene előbb meghatározni.
A Fermi-buborékok keletkezésére már felfedezésüktől fogva alapvetően kétfajta modellt tartottak elképzelhetőnek a csillagászok: az egyik szerint a buborékokat olyan nagy sebességű és energiájú gázkiáramlások (csillagszelek) hozhatták létre, amelyek egy a galaxis központjához közeli tartományból törtek ki, amelyben szapora csillagképződés folyt: ilyen folyamatokban képződtek például több millió éve a Tejútrendszer belsejének nagy tömegű csillaghalmazai.
A forgatókönyvek másik lehetséges csoportja szerint a buborékok keletkezése a Tejútrendszer centrumában lévő szupernagy tömegű fekete lyuk környezetéből kiinduló nagyenergiájú részecskecsóvákkal (jetekkel) hozható kapcsolatba, amilyeneket a Tejútrendszeren túl számos más galaxisban megfigyeltek már. A heves, nagyenergiájú kitörések olyankor jelennek meg, amikor a galaxis szívében lapuló szupernagy tömegű fekete lyuk gravitációs vonzáskörzetébe nagyobb mennyiségű friss anyagtömegek (csillagok, gáz- és porfelhők) kerülnek.
Amikor 4 éve a Fermi űrtávcsővel felfedezték a hatalmas buborékokat, már az első elemzések feltárták, hogy a belőlük érkező gamma-sugárzás fotonjai jóval nagyobb energiájúak, mint az egész Tejútrendszert betöltő gamma háttérsugárzás (gammaköd) fotonjai, és a buborékoknak jól meghatározható, éles határfelületük van. A szerkezet alakja és sugárzásának intenzitása egyaránt azt sejttette, hogy egy viszonylag gyors lefolyású és óriási energiafelszabadulással járó folyamat hozhatta létre őket.
Most az Andrew Fox (Űrtávcső Tudományos Intézet, STScI) vezette kutatócsoport a Hubble-űrtávcső COS-spektrográfjával egy távoli, az északi buborék „mögött" lévő kvazárnak a buborékon keresztül érkező ultraibolya fényét vizsgálta. A kvazár látóvonala (s így a tőle érkező fénysugár) kevéssel a galaxis fősíkja fölött „döfi át" az északi buborékot. Mivel áthaladása során kölcsönhat a buborékban lévő anyaggal, a kvazár spektrumában kimutatható változások információt hordoznak a buborékban táguló gáztömegek sebességéről, kémiai összetételéről és hőmérsékletéről ebben a régióban.
A kutatók a mérések elemzéséből megállapították, hogy a gáztömegek a buborék hozzánk közelebb eső oldalán a Földhöz közelednek, míg a távolabbin tőlünk távolodnak. A spektrumból azt is sikerült meghatározni, hogy a gáztömegek nagyjából óránként 3,2 millió kilométeres sebességgel távolodnak a galaxis centrumától.
Ugyancsak ezekből a mérésekből most először sikerült a gáztömegek kémiai összetételére vonatkozó következtetéseket is levonni. A COS-spektrográf szilícium, szén és alumínium jelenlétét mutatta ki, ami azt sugallja, hogy a gázt már korábban dúsították csillagok belsejében megtermelt nehezebb elemek, amelyek szupernóvarobbanásokkal kerülhettek a csillagközi térbe.
Az Astrophyskal Journal Lettersben most közzétett cikkükben a kutatók egy nagyobb felméréssorozat első eredményeiről számoltak be. Ezen túl még további 19 távoli kvazárnak a buborékon áthaladó ultraibolya fényét vizsgálták, amelyek — mint egy labdán átszúrt kötőtűk — a buborékok más-más régióin haladnak keresztül: ezeknek az elemzésétől azt várják, hogy segítségükkel meg tudják határozni a buborékban lévő gázok teljes tömegét, illetve terjedésük sebességét a buborék különböző régióiban. Ezekből az adatokból végül a buborékot létrehozó folyamatban felszabadult teljes energia mennyiségére, illetve a folyamat jellegére (heves csillagképződés vagy falatozó fekete lyuk?) remélnek választ kapni.
Mivel a buborékok élettartama rendkívül rövid a Tejútrendszer életkorához mérten, ez a kutatók szerint azt sejteti, hogy keletkezésük véletlenszerűen bekövetkező, ám galaxisunk eddigi hosszú fejlődése során többször ismétlődő folyamat eredménye lehet. Ez mindkét forgatókönyv szerint elképzelhető: akár a csillagképződés felgyorsulása, akár a fekete lyuk friss anyaghoz jutása időről időre ismétlődhet.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
---------------
Forrás: hubblesite.org/newscenter/archive/ releases/2015/03
http://www.urvilag.hu/amerika_es_az_urcsillagaszat/20101112_gammabuborekok_a_tejutrendszer_folott
http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/images/hs-2015-08-a-web_print.jpg
100 ■ ÉLET ÉS TUDOMÁNY • 2015/4