Hiányzó láncszemre akadtak a galaktikus állatkertben

Olyan spirális galaxisokat találtak, amelyekben már igen kevés csillag keletkezik, és bizonyos szempontból átmenetet alkotnak az elliptikus galaxisok felé - jelentette be hazai idő szerint hétfőn éjfélkor a NASA.

A galaxisok fejlődéséről sok új ismeret látott napvilágot az elmúlt években. Kiderült például, hogy a kölcsönhatások fontos szerepet játszottak evolúciójukban: számos viszonylag kis méretű, ősi galaxis az idők során összeolvadhatott egymással. Az is kiderült, hogy a nagyobb galaxisok centrumában szupernagytömegű fekete lyukak találhatók, amelyek főleg a csillagvárosok fejlődése elején befolyásolhatták a bennük lezajló folyamatokat.

Spirálisok és elliptikusok

Felfedezték, hogy a csillagvárosok közötti kataklizmák során, a spirális galaxisok összeolvadásával elliptikus galaxisok jöhettek létre. A spirálisoknál a látható anyag jelentős része egy lapos korongban koncentrálódik, ahol a spirálkarok jól megfigyelhetők, és sok fiatal, kékes árnyalatú csillag jellemző rájuk. Ezekben az objektumokban jelentős mennyiségű csillagközi anyag található, amelyből még napjainkban is születnek csillagok.

Velük ellentétben az elliptikus galaxisokban az égitestek egyenletesebben oszlanak el, nincs kitüntetett keringési irányuk, mint például a spirálisok korongjában. Emellett kevés bennük a csillagközi anyag, ezért új égitestek itt már csak elvétve születnek - sugárzásuk főleg hosszú életű, vöröses és idős csillagaiktól származik.

A fősorozati, tehát életük leghosszabb, "felnőtt" szakaszában járó csillagok színe alapján sok körülményre következtethetünk. Élettartamuk a tömegüktől függ: minél nehezebbek, annál rövidebb ideig sugároznak. A tömeg a felszíni hőmérsékletet is befolyásolja, utóbbira pedig a szín utal: a forró csillagok kék, a hűvösebbek vörös árnyalatúak. Ezért ha egy galaxisban sok a kék csillag, azok nemrég születtek, tehát ma is folyhat ott csillagkeletkezés.

Vöröses spirálisok

Az elliptikus és a spirális galaxisok közötti kapcsolat kevéssé ismert. Összeolvadásukra elméleti lehetőség utal, alig van azonban olyan objektum, amely a kettő közötti átmeneti állapotként értelmezhető. Lehetséges, hogy két kutatócsoport (egymástól függetlenül) most ilyen "hiányzó láncszemekre" akadt a távoli Világegyetemben.

Az egyik felmérés keretében Steven Bamford (University of Portsmouth) és kollégái a Sloan Digital Sky Survey kutatóprogram felvételein vizsgáltak meg több mint százezer galaxist. A csillagvárosok alakja és színe között kerestek összefüggést. Az új eredmény elérésében közrejátszott, hogy a hagyományos számítógépes automatizált keresőprogramok helyett itt manuális vizsgálatokat végeztek. Az internet nyilvánosságán keresztül több ezer érdeklődőt hívtak segítségük Galaxy Zoo, azaz Galaktikus Állatkert nevű programjukhoz.

Kölcsönható galaxisok képei a STAGES felmérésben (STAGES, Hubble Space Telescope)

A felmérés keretében sok olyan spirális csillagvárost azonosítottak, amelyek a várt kék szín helyett vörösesnek mutatkoztak, és sűrű galaxishalmazokban koncentrálódtak. Ezekben valamilyen folyamat leállíthatta a csillagkeletkezést, így csak hosszú életű, ezért vöröses csillagok sugároznak már bennük. Akármitől is állt le bennük az új égitestek születése, az nem lehetett túl drasztikus folyamat, mert az objektumok spirálszerkezete még megfigyelhető.

A másik kutatócsoport Christian Wolf (University of Oxford) vezetésével a Hubble-űrteleszkóppal vizsgálta az Abell 901/902 galaxis szuperhalmazt a STAGES nevű felmérés keretében. A megfigyelések során ők is sok vöröses spirálgalaxist azonosítottak. Közelebbről is megvizsgálták, hogy vajon ezekben az objektumokban teljesen leállt-e a csillagkeletkezés. A vöröses árnyalatot ugyanis nagy mennyiségű por is okozhatja.

Három-három galaxis képe a Galaxy Zoo (fent) és a STAGES (lent) félmérésből. A kép nagyméretű változatának letölése (Galaxy Zoo, Sloan Digital Sky Survey, STAGES, Hubble Space Telescope)

A Spitzer-űrteleszkóppal készített infravörös mérések alapján kiderült, hogy ezekben a csillagvárosokban is zajlik csillagkeletkezés, azonban csekély intenzitással.

Régóta várt kapcsolat

A fenti eredmények alapján tehát úgy fest, hogy a klasszikus, kékes spirális galaxisokban idővel csökken a csillagkeletkezés intenzitása, és eközben megnő a portartalmuk, amely tovább vörösíti a színüket. Amikor egy aktív csillagkeletkezést mutató kékes galaxis egy galaxishalmaz sűrű, belső területére téved, ott idővel lelassul benne a csillagkeletkezés, és vöröses árnyalatot ölt. Ezt követően a spirális szerkezetük is eltűnhet, majd (a fentiektől függetlenül) heves kölcsönhatások keretében összeolvadnak egymással, és elliptikus galaxisokat alkothatnak.

Általánosan elmondható, hogy a nagytömegű galaxisok között sok a vörös, tehát aktív csillagkeletkezést nem mutató objektum, morfológiájuktól és a környezetüktől függetlenül. A kisebb tömegű csillagvárosok jellemzői viszont már erősebben függenek a környezettől: galaxisokban szegény térségben kékesek, míg sok partner között vörös árnyalatúak.

A környezet tehát erősen befolyásolja, hogy a csillagkeletkezés lassul-e, az adott galaxis tömege pedig arra van erős hatással, hogy mennyire gyorsan áll le az új égitestek születése. Azt azonban még nem tudni, mi lassíthatja vagy állíthatja le a csillagkeletkezést. Talán a kölcsönhatások során sok anyag szakad le az adott csillagvárosról, esetleg a csillagközi anyag a gravitációs zavarok miatt gyorsan csillagokká álakul.

Ütköző galaxisok galériája a Hubble-űrteleszkóp felvételein (NASA, STScI)