Széthullóban az M12 jelű csillaghalmaz

Új megfigyelések alapján, az M12 jelű gömbhalmaz születése óta kb. egymillió csillagot veszített a Tejútrendszer gravitációs hatásai által, és 4-5 milliárd év múlva teljesen széthullik.

A gömbhalmazok a galaxisok, és így Tejútrendszerünk jellegzetes csillagcsoportosulásai. Nagyságrendileg 100 ezer - egymillió csillagot tartalmaznak, amelyek mindegyike az adott gömbhalmaz tömegközéppontja körül kering. A gömbhalmazok alakja gömbszimmetrikus, a centrumuk felé erős sűrűsödést mutatnak - ez adja jellegzetes megjelenésüket. A Tejútrendszer életének elején alakultak ki, és viszonylag nagy tömegük miatt stabil képződmények, tehát össszetartja őket saját gravitációs terük. Élettartamuk több milliárd év, általában tízmilliárd évnél is hosszabb. Egy-egy gömbhalmaz tagjai tehát az adott halmaz centruma körül keringenek, az egyes halmazok pedig a Tejútrendszer középpontja körül mozognak, különféle térbeli helyzetű és eltérő mértékben elnyúlt pályákon.

Az M12 (NGC 6218) az Ophiucus csillagkép irányában, tőlünk 23 ezer fényévre, a Tejútrendszer belső vidékén található gömbhalmaz. A becslések alapján, mintegy 200 ezer csillagot tartalmaz, ezek nagy részének tömege, a korábbi feltételezések alapján 0,2 és 0,8 naptömeg közötti lehet. Guido De Marchi (ESO), és kollégái az a VLT teleszkóprendszerrel és a FORS1 detektorral több mint 16 ezer tagjának határozták meg a fényességét és a színét. A megfigyelés keretében igen halvány, akár +25 magnitúdós objektumokat is tanulmányoztak, az így azonosított legkisebb fősorozati csillagok, mindössze 0,25 naptömegűek voltak.

A felméréssel nyert statisztika alapján, a kisebb tömegű csillagokból sokkal kevesebb mutatkozik, mint azt korábban feltételezték. Jelenlegi ismereteink szerint az égitestek többsége viszonylag kistömegű csillag. Minél kisebb tömegkategóriát vizsgálunk, annál több csillagra kellene akadnunk. A Nap környezetében, és a Tejútrendszer egyéb, ismert vidékein is a törpecsillagok a leggyakoribbak - az M15 gömbhalmazban azonban más a helyezet. Ugyanez a kutatócsoport már korábban is talált hasonló jelenséget: a Scutum csillagkép irányában, a tőlünk 23 ezer fényévre lévő NGC 6712 gömbhalmaznál szintén szokatlanul alacsony volt a kisebb tömegű csillagok aránya.

A gömbhalmazok elnyúlt pályájukon mozogva időnként áthaladnak a Tejútrendszer fősíkján (ahol Napunk is található), emellett a galaxis csillagokban gazdag magját is megközelítik. Ekkor a közelükben lévő más csillaghalmazok és molekulafelhők gravitációs tere révén olyan árapályerők lépnek fel, amelyek leszakíthatják külső tagjaikat. Ennek keretében pedig elképzelhető, hogy főleg kisebb tömegű csillagaikat veszítik el - azokból ugyanis feltehetőleg sok mozog a halmaz perifériáján.

A gömbhalmazok belsejében a csillagok mozgásuk során állandó gravitációs kölcsönhatásban állnak. Egymás mozgását zavarva, a nagyobb tömegű égitestek hajlamosak a halmaz centruma felé mozogni, míg a kisebb tömegűek inkább kifelé "sodródnak". Az idő előrehaladtával a halmaz perifériáján nő a kisebb tömegű égitestek aránya. Utóbbiak pedig a külső gravitációs hatások miatt viszonylag könnyen elszakadnak. Talán ez a jelenség működött közre, hogy csökkent a törpecsillagok relatív gyakorisága az M12-ben.

Fantáziarajz az M12 mozgásáról a Tejútrendszerben, miközben az árapályhatástól tagokat veszít, amelyek átmenetileg egy csóvaszerű képződményben figyelhetők meg (fotó: ESO)

A becslések alapján az M12 eddigi élete alatt közel négyszer annyi csillagot veszített, mint ahány tagja jelenleg van. A gömbhalmazból tehát nagyságrendileg egymillió csillag szóródott ki a Tejútrendszer egyéb részeibe, főleg a haloba. A halmaz a jövőben is fog tagokat veszíteni, amelynek során tömege gyorsuló ütemben csökken majd: ahogy egyre kevesebb tagot tartalmaz, úgy gyengül ezek egymásra kifejtett gravitációs vonzóereje, és egyre könnyebben szöknek el az égitestek. A halmaz várható élettartamát a becslések kb. 4,5 milliárd évre teszik. Ez az érték lényegesen rövidebb a gömbhalmazokra általában feltételezett, közel 20 milliárd éves várható élettartamnál. Az M12-nél megfigyelt jelenség természetesen egyedi is lehet, de elképzelhető, hogy sok gömbhalmaz várható élettartama rövidebb, mint azt korábban becsültük.

Kereszturi Ákos