2014.10.10. - Mi hajt­ja a csil­lag­gyá­ra­kat?

A ga­la­xi­sok kö­zép­pont­ja­i­ban he­lyet fog­la­ló óri­ás fe­ke­te lyu­kak nem csak pusz­tí­ta­nak. Si­ke­rült ki­mu­tat­ni, hogy az in­ter­sztel­lá­ris anyag fel­ka­va­rá­sá­val a csil­lag­ke­let­ke­zést is ké­pe­sek mű­köd­tet­ni a ga­la­xi­suk­ban.

A ga­la­xi­sok ön­ma­guk­ban nem ké­pe­sek a vég­te­len­sé­gig új csil­la­go­kat lét­re­hoz­ni. Ezt az ál­lí­tást mind a meg­fi­gye­lé­sek, mind az el­mé­le­ti meg­fon­to­lá­sok alá­tá­maszt­ják. Ah­hoz, hogy egy ga­la­xis kö­ves­se a rá jel­lem­ző­nek gon­dolt fej­lő­dé­si út­vo­na­lat, szük­sé­ge van va­la­mi­fé­le me­cha­niz­mus­ra, amely sza­bá­lyoz­za ben­ne a csil­lag­ke­let­ke­zést. En­nek kul­csa, hogy tur­bu­len­sen tart­sa a csil­la­gok alap­anya­gá­ul szol­gá­ló gázt. Et­től a ga­la­xis­ban ta­lál­ha­tó csil­lag­kö­zi anyag fo­lya­ma­to­san ke­ve­re­dik, és sű­rű, hi­deg cso­mók ala­kul­hat­nak ki ben­ne. Ezek vé­gül össze­omol­hat­nak és csil­lag­gá sű­rű­söd­het­nek össze. Ahogy a ke­ve­re­dés meg­áll és a gáz le­csil­la­po­dik, nem fog­nak újabb csil­la­gok szü­let­ni.

A csil­lag­ke­let­ke­zést le­he­tő­vé te­vő, a szak­zsar­gon­ban po­zi­tív vissza­csa­to­lás­nak ne­ve­zett fo­lya­ma­to­kat azon­ban sok­kal váz­la­to­sab­ban is­mer­jük, mint a to­váb­bi csil­lag­ke­let­ke­zést meg­ál­lí­tó, vagy egye­ne­sen le­he­tet­len­né te­vő ne­ga­tív vissza­csa­to­lá­si fo­lya­ma­to­kat. Az egyik je­lölt a szu­per­nó­va-rob­ba­ná­sok ha­tá­sa. Ezek erő­tel­jes lö­kés­hul­lá­mo­kat kül­de­nek át a csil­lag­kö­zi anya­gon, amely akár ön­ma­gá­ban is ele­gen­dő le­het a tur­bu­lens ke­ve­re­dés fenn­tar­tá­sá­hoz és a csil­lag­ke­let­ke­zés sza­bá­lyo­zá­sá­hoz. A szu­per­nó­vák­nál is erő­sebb ha­tá­sa le­het az ak­tív, ép­pen anya­got el­nye­lő fe­ke­te lyu­kak­tól ere­dő rá­dió­nya­lá­bok­nak (je­tek­nek), ame­lyek ma­guk is fel­ke­ve­rik az út­juk­ba ke­rü­lő gázt, ahogy nagy se­bes­ség­gel be­le­üt­köz­nek. Bár a szi­mu­lá­ci­ók sze­rint ezek a fo­lya­ma­tok szük­sé­ge­sek, nem ár­ta­na meg­fi­gye­lé­sek­kel is iga­zol­ni a mű­kö­dé­sü­ket.

A Centa­u­rus A ga­la­xis kom­po­zit ké­pe lát­ha­tó, inf­ra­vö­rös, UV, rönt­gen és rá­dió fel­vé­te­lek egye­sí­té­sé­ből. Jól lát­ha­tó a mar­káns por­sáv és a rá kö­zel me­rő­le­ges, a köz­pon­ti fe­ke­te lyuk­tól ere­dő és rá­dió­le­be­nyek­ben vég­ző­dő nya­lá­bok.
[ESO/WFI, MPI­FR/ESO/AP­EX, NA­SA/CXC/CfA]

Step­hen Ha­mer (Ob­ser­va­to­ire de Pa­ris) és szer­ző­tár­sai a dé­li ég­bolt egyik iko­ni­kus ob­jek­tu­má­ban, a Centa­u­rus A ga­la­xis­ban ke­res­ték a rá­dió­nya­lá­bok és a csil­lag­kö­zi anyag köl­csön­ha­tá­sá­nak nyo­ma­it. A Centa­u­rus A egy óri­á­si el­lip­ti­kus ga­la­xis, de ta­lá­lunk ben­ne vas­tag por­sá­vo­kat, egy 20 mil­lió nap­tö­meg mé­re­tű köz­pon­ti fe­ke­te lyu­kat és két ha­tal­mas, több, mint nyolc­száz­ezer fény­év hosszú­sá­gú rá­dió­le­benyt is. A ku­ta­tók az egyik chi­lei VLT óri­ás­táv­cső­re sze­relt MUSE spekt­ro­gráf­fal ke­res­ték a po­zi­tív vissza­csa­to­lás nyo­ma­it. Az egyik árul­ko­dó jel, ha a hid­ro­gén­gáz­ra jel­lem­ző, fé­nyes szín­kép­vo­na­lat ki­szé­le­sed­ve lát­ják a rá­dió­nya­láb men­tén.

Ha a nya­láb lö­kés­hul­lá­mo­kat kelt a csil­lag­kö­zi gáz­ban, az­zal fel is fű­ti azt, ener­gi­át biz­to­sít­va a tur­bu­lens ke­ve­re­dés­hez, amely­ből pe­dig ké­sőbb csil­lag­ke­let­ke­zé­si ré­gi­ók ala­kul­hat­nak ki. A ka­o­ti­ku­san ke­ver­gő gáz­nak egyes ré­szei ép­pen kö­ze­led­nek fe­lénk, má­sok pe­dig tá­vo­lod­nak. Ezek­nek a ré­szek­nek a su­gár­zá­sa a se­bes­ség­nek meg­fe­le­lő kék-, il­let­ve vö­rös­el­to­ló­dást szen­ved. Emi­att a hid­ro­gén ere­de­ti­leg igen kes­keny szín­kép­vo­na­la he­lyett az ide-oda moz­gó ré­szek össze­gét lát­juk: egy ki­szé­le­se­dett vo­na­lat.

A hid­ro­gén­gáz­tól ere­dő su­gár­zás mennyi­sé­ge a ga­la­xis­ban. Bal­ra a nya­láb cso­mói lát­sza­nak, jobb­ra, ezek le­vo­ná­sa után elő­tűn­nek az ívek.
[Ha­mer és tsai, 2014]

A fel­vé­te­lek na­gyon ér­de­kes dol­go­kat fed­tek fel a Centa­u­rus A-ról. Az egy­ér­tel­mű, hogy a rá­dió­nya­láb men­tén egy sor na­gyobb cso­mó­ba ren­de­ző­dött a gáz. Ami en­nél sok­kal meg­le­pőbb, hogy ha eze­ket ki­ta­kar­ták, hosszú ívek raj­zo­lód­tak ki a hát­tér­ben, a nya­lá­bok­ra kö­zel me­rő­le­ge­sen. Ezek az ívek nem kö­ve­tik a ga­la­xi­son át­nyú­ló por­sá­vo­kat sem, ha­nem el­len­té­tes irá­nyú gör­bü­let­tel ren­del­kez­nek. A ku­ta­tók sze­rint a leg­va­ló­szí­nűbb, hogy az ívek nem füg­get­len struk­tú­rák, ha­nem azok is a nya­lá­bok­tól ered­nek. Ahogy az ak­tív fe­ke­te lyuk­tól meg­in­dul a na­gyon nagy se­bes­sé­gű áram­lás a nya­lá­bok men­tén, az be­le­üt­kö­zik a ga­la­xis­ban ta­lál­ha­tó, las­san moz­gó gáz­ba. A fél­re­lö­kött csil­lag­kö­zi anyag­ban vissza­áram­lás in­dul meg: ezt lát­hat­juk most ívek­ként. De a vissza­áram­lás nem tart so­ká­ig, csak úgy egy­mil­lió évig: a Centa­u­rus A fe­ke­te lyu­ka te­hát csil­la­gá­sza­ti szem­pont­ból igen rö­vid ide­je vált ak­tív­vá.

Jobb­ra a gáz jel­lem­ző lá­tó­irá­nyú se­bes­sé­ge, a kék és zöld kö­ze­le­dik fe­lénk, a vö­rös pe­dig tá­vo­lo­dik. Bal­ra a tur­bu­len­cia mér­té­két jel­ző vo­nal­szé­les­sé­gi pa­ra­mé­ter. A vö­rös és kék tar­to­má­nyok ka­va­rog­nak a leg­in­kább a cso­mók szé­le men­tén.
[Ha­mer és tsai, 2014]

A má­so­dik meg­le­pe­tést a vo­nal­szé­les­ség-tér­kép tar­to­gat­ta. Azt ta­lál­ták, hogy a leg­na­gyobb ki­szé­le­se­dés, és így a leg­na­gyobb tur­bu­len­cia is a nya­lá­bot al­ko­tó cso­mók szé­lén ala­kult ki. A gáz itt akár több száz km/s-os se­bes­ség­gel áram­lik ide-oda, pon­to­san ahogy azt a lö­kés­hul­lá­mok­kal vég­zett szi­mu­lá­ci­ók jó­sol­ták. Ugyan­ezek a tar­to­má­nyok ult­ra­ibo­lya fény­ben is igen fé­nye­sek, ami egy­ér­tel­mű bi­zo­nyí­ték ar­ra, hogy a cso­mók szé­le men­tén je­len­leg is ak­tív csil­lag­ke­let­ke­zés zaj­lik. Ezek alap­ján te­hát si­ke­rült a Centa­u­rus A-ban köz­vet­le­nül meg­fi­gyel­ni a köz­pon­ti fe­ke­te lyuk rá­dió­nya­láb­ja ál­tal ve­zé­relt po­zi­tív vissza­csa­to­lá­si fo­lya­ma­tot: a csil­lag­kö­zi gáz­ba csa­pó­dó nya­láb lö­kés­hul­lá­mai tur­bu­lens­sé tet­ték azt, be­in­dít­va a ke­ve­re­dést és csil­lag­ke­let­ke­zést, és mel­les­leg meg­fi­gyel­ték a vissza­áram­lást is. Amennyi­ben iga­zuk van, a fe­ke­te lyuk még sok száz­mil­lió éven át fog­ja fenn­tar­ta­ni a csil­lag­ke­let­ke­zést a ga­la­xis­ban.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­ro­nomy & Ast­rophy­sics c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• ast­ro­bi­tes 2014.10.02.