2015.03.03. - Vén­nek tű­nő ga­la­xis a fi­a­tal uni­ver­zum­ban

Az AL­MA mik­ro­hul­lá­mú an­ten­na­rend­szer és az ESO VLT táv­cső­együt­te­sé­nek mé­ré­sei sze­rint az egyik leg­tá­vo­lab­bi, és így szük­ség­sze­rű­en na­gyon fi­a­tal ga­la­xis úgy néz ki, mint a jó­val kö­ze­leb­bi, idő­sebb csil­lag­vá­ro­sok.

Az ESO VLT táv­cső­együt­te­sé­nek X-sho­o­ter mű­sze­ré­vel nyert ada­tok, il­let­ve az AL­MA (Ata­ca­ma Lar­ge Mil­li­me­ter/sub­mil­li­me­ter Ar­ray) mik­ro­hul­lá­mú an­ten­na­rend­szer mé­ré­sei alap­ján az egyik leg­tá­vo­lab­bi is­mert ga­la­xis fi­a­tal ko­rá­hoz ké­pest ren­ge­teg hi­deg port tar­tal­maz. A fel­fe­de­zés meg­le­pő, mi­vel ilyen tá­vo­li csil­lag­vá­ros­ban még nem ta­pasz­tal­tak eh­hez ha­son­lót: a ga­la­xis­ban kö­rül­be­lül annyi por van, mint a jó­val idő­sebb Tej­út­rend­szer­ben. Az ered­mény azt su­gall­ja, hogy a fi­a­tal ga­la­xi­sok sok­kal gyor­sab­ban fej­lőd­het­tek az Ős­rob­ba­nás után, mint azt ed­dig gon­dol­ták. A por az élet le­he­tő­sé­gé­nek szem­pont­já­ból is na­gyon fon­tos, mert elő­se­gí­ti a nor­mál csil­la­gok, a boly­gók és a komp­lex mo­le­ku­lák ki­ala­ku­lá­sát.

Da­rach Wat­son (Uni­ver­sity of Copen­ha­gen) és mun­ka­tár­sai az A1689-zD1 ka­ta­ló­gus­je­lű ga­la­xist ész­lel­ték, ame­lyet már ko­ráb­bi Hubb­le-fel­vé­te­le­ken is azo­no­sí­tot­tak és sej­tet­ték, hogy na­gyon messze van, de a tá­vol­sá­gát ak­kor még nem tud­ták meg­ha­tá­roz­ni. Az A1689-zD1 egyéb­ként csak a köz­tünk el­he­lyez­ke­dő Abell 1689 ga­la­xis­hal­maz­nak kö­szön­he­tő­en fi­gyel­he­tő meg, mi­vel an­nak gra­vi­tá­ci­ós­len­cse-ha­tá­sa a fé­nyes­sé­gét a va­ló­di ki­lenc­sze­re­sé­re erő­sí­ti. Enél­kül az ob­jek­tum annyi­ra hal­vány len­ne, hogy esé­lyünk sem len­ne a de­tek­tá­lá­sá­ra. A ga­la­xist ab­ban az ál­la­po­tá­ban lát­juk, amely­ben az uni­ver­zum 700 mil­lió éves ko­rá­ban volt, ami a je­len­le­gi­nek kö­rül­be­lül 5 szá­za­lé­ka. Más sza­vak­kal ez azt je­len­ti, hogy vö­rös­el­to­ló­dá­sa 7,5 kö­rü­li. Az A1689-zD1 vi­szony­lag sze­rény rend­szer, tö­me­ge és fé­nyes­sé­ge is sok­kal ki­sebb, mint sok más ti­pi­kus ga­la­xis­nak az uni­ver­zum fej­lő­dé­sé­nek ezen ko­rai fá­zi­sá­ban.

A Hubb­le-űr­táv­cső fel­vé­te­le az Abell 1869 ga­la­xis­hal­maz­ról, amely a nagy tö­me­ge mi­att a gra­vi­tá­ci­ós­len­cse-ha­tás ré­vén, a fé­nyü­ket is fel­erő­sít­ve, le­ké­pe­zi a mö­göt­te el­he­lyez­ke­dő tá­vo­li ob­jek­tu­mo­kat. A négy­zet­ben el­he­lyez­ke­dő A1689-zD1 ga­la­xis annyi­ra hal­vány, hogy még így is ép­pen csak ér­zé­kel­he­tő.
[NA­SA; ESA; L. Brad­ley (JHU); R. Bo­u­wens (UCSC); H. Ford (JHU); and G. Il­ling­worth (UCSC)]

A kér­dé­ses idő­szak az ún. re­io­ni­zá­ció kor­sza­ka, ami­kor fel­ra­gyog­tak az el­ső csil­la­gok, vé­get vet­ve a sö­tét­ség ko­rá­nak. A fi­a­tal­nak gon­dolt ob­jek­tum meg­lep­te az ész­le­lő­ket ké­mi­ai komp­le­xi­tá­sá­val és ma­gas csil­lag­kö­zi por­tar­tal­má­val. Mi­u­tán a VLT-vel si­ke­rült meg­erő­sí­te­ni, hogy na­gyon tá­vo­li ob­jek­tum­ról van szó, Wat­son el­mon­dá­sa sze­rint rá­jöt­tek, hogy ko­ráb­ban már az AL­MA-val is lát­ták, sőt, a de­tek­tá­lás tel­je­sen egy­ér­tel­mű volt. A prog­ram, amely­nek ke­re­té­ben meg­fi­gyel­ték, ép­pen azt cé­loz­ta, hogy hi­deg gáz- és por­tar­tal­muk emisszi­ó­ja alap­ján azo­no­sít­sák a fi­a­tal uni­ver­zum ga­la­xi­sa­it.

Az A1689-zD1 tu­laj­don­kép­pen egy "ko­ra­vén cse­cse­mő": eb­ben a kor­ban még egy­ál­ta­lán nem vár­ha­tó, hogy egy ga­la­xis a hid­ro­gé­nen és a hé­li­u­mon kí­vül más ké­mi­ai ele­me­ket - a csil­la­gá­sza­ti ter­mi­no­ló­gi­á­ban fé­me­ket - is tar­tal­maz­zon. Ezek a csil­la­gok bel­se­jé­ben jön­nek lét­re a fú­zi­ós fo­lya­ma­tok so­rán és a szu­per­nó­va-rob­ba­ná­sok vagy egyéb ka­tak­liz­mák kö­vet­kez­té­ben szó­ród­nak szét. En­nek a fo­lya­mat­nak több csil­lag­ge­ne­rá­ci­ón ke­resz­tül kell is­mét­lőd­nie ah­hoz, hogy a ne­héz ele­mek (pl. szén, oxi­gén, nit­ro­gén) szig­ni­fi­káns mér­ték­ben fel­dú­sul­has­sa­nak az adott ga­la­xis­ban.

A Hubb­le-űr­táv­cső WFC3 ka­me­rá­já­val rög­zí­tett inf­ra­vö­rös és lát­ha­tó tar­to­mány­be­li fel­vé­te­lek­ből össze­ál­lí­tott kép az Abell 1869 je­lű ga­la­xis­hal­maz egy ré­szét mu­tat­ja. Az A1689-zD1 ga­la­xis egy vö­rös szí­nű, el­nyúlt ob­jek­tum­ként je­le­nik meg a ké­pen.
[ESO / J. Ri­chard]

Az A1689-zD1 azon­ban ren­ge­teg tá­vo­li inf­ra­vö­rös su­gár­zást bo­csát ki, ami az uni­ver­zum tá­gu­lá­sa mi­att a mil­li­mé­te­res hul­lám­hossz-tar­to­mány­ba to­ló­dott el, mi­re a Föld­re ért, ezért is de­tek­tál­hat­ta az AL­MA. Az inf­ra­vö­rös su­gár­zás ar­ról ta­nús­ko­dik, hogy a ga­la­xis már sok csil­la­got és je­len­tős mennyi­sé­gű fé­met "le­gyár­tott", de azt is fel­fe­di előt­tünk, hogy nem csak port tar­tal­maz: a por/gáz ará­nya na­gyon ha­son­ló a sok­kal idő­sebb ga­la­xi­sok­ban ta­pasz­tal­ha­tó ér­ték­nek. Bár még nem vi­lá­gos, hogy a por pon­to­san hon­nan szár­ma­zik, Wat­son sze­rint az nyil­ván­va­ló, hogy a csil­lag­ke­let­ke­zés meg­in­du­lá­sa után na­gyon gyor­san, 500 mil­lió év­nél rö­vi­debb időn be­lül lét­re­jött.

A fel­fe­de­zés azt jel­zi, hogy az A1689-zD1 ga­la­xis­ban az Ős­rob­ba­nás után 560 mil­lió év­vel kez­dő­dő­en mér­sé­kelt ütem­ben, de fo­lya­ma­to­san zaj­lott a csil­lag­ke­let­ke­zés, vagy na­gyon gyor­san át kel­lett es­nie a csil­lag­on­tó idő­sza­kán, mi­előtt a csil­lag­ke­let­ke­zés üte­me el­kez­dett csök­ken­ni.

A ku­ta­tók re­mé­lik, hogy a jö­vő­ben az AL­MA-val több ha­son­ló ga­la­xist is ta­lál­nak majd, ame­lyek ta­nul­má­nyo­zá­sá­val meg­ért­het­jük, hogy mi az oka a gyors fej­lő­dé­sük­nek.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Na­tu­re ma­ga­zin hon­lap­ján je­lent meg.

For­rás:

• eso1508 - Sci­en­ce Re­le­a­se