2010.03.11. - Messzebb nyú­lik a misz­ti­kus sö­tét áram­lás

A WMAP szon­da öt évet át­fo­gó ada­ta­in ala­pu­ló leg­újabb ered­mény sze­rint tá­vo­li ga­la­xis­hal­ma­zok­nak a dé­li Centa­u­rus és Hy­dra csil­lag­ké­pek irá­nyá­ba mu­ta­tó moz­gá­sa a ko­ráb­ban jel­zett­nél két­szer na­gyobb tá­vol­sá­gig kö­vet­he­tő nyo­mon.

Kö­rül­be­lül más­fél év­vel ez­előt­ti fel­is­me­rés, hogy tá­vo­li ga­la­xis­hal­ma­zok egy cso­port­ja mil­lió km/h-s se­bes­ség­gel mo­zog egy, a Centa­u­rus és Hy­dra csil­lag­ké­pek irá­nyá­ban ta­lál­ha­tó - egyéb­ként po­zí­ci­ó­já­ban né­mi­leg bi­zony­ta­lan - te­rü­let fe­lé. Az ezt be­je­len­tő, Ale­xan­der Kash­lin­sky (NA­SA God­dard Space Flight Cen­ter) ál­tal ve­zett ku­ta­tó­cso­port most a ko­ráb­bi ered­mé­nyek, il­let­ve a mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zást tér­ké­pe­ző WMAP szon­da nem há­rom, ha­nem öt évet át­fo­gó ada­tai alap­ján ar­ra a kö­vet­kez­te­tés­re ju­tott, hogy ez a misz­ti­kus, ún. "sö­tét áram­lás" a ko­ráb­ban gon­dolt­nál leg­alább két­szer na­gyobb tá­vol­sá­gig, mint­egy 2,5 mil­li­árd fény­évig kö­vet­he­tő nyo­mon. Az ada­tok elem­zé­se azt mu­tat­ja, hogy a Nap­rend­szer­től a mon­dott csil­lag­ké­pek irá­nyá­ba mu­ta­tó vek­tor men­tén a ga­la­xis­hal­ma­zok tő­lünk tá­vo­lod­va mo­zog­nak, ugyan­ak­kor azon­ban nem zár­ha­tó ki tel­je­sen egy el­len­té­tes irá­nyú áram­lás lé­te sem. Kash­lin­sky meg­fo­gal­ma­zá­sa sze­rint az adott ten­gely men­ti moz­gás min­den­kép­pen de­tek­tál­ha­tó, de a tá­vo­lo­dás­ra vo­nat­ko­zó bi­zo­nyí­té­kok saj­nos még nem olyan erő­sek, mint aho­gyan sze­ret­nék, az­az nem le­he­tünk tel­je­sen biz­to­sak ab­ban, hogy a ga­la­xis­hal­ma­zok "men­nek vagy jön­nek". Az áram­lás lé­te egyéb­ként et­től füg­get­le­nül vi­ta tár­gya, mi­vel az Uni­ver­zum ész­lel­he­tő anya­gá­nak el­osz­lá­sa nem ad rá ma­gya­rá­za­tot. Ha még­is lé­te­zik, ak­kor ez azt su­gall­ja, hogy a Vi­lág­egye­tem ál­ta­lunk be­lát­ha­tó ré­szén kí­vül eső, a ho­ri­zon­tun­kon tú­li struk­tú­rák fe­le­lő­sek a moz­gá­sért.

Nagy va­ló­szí­nű­ség­gel a tő­lünk több, mint 300 mil­lió fény­év tá­vol­ság­ban ta­lál­ha­tó Abell 1656 ka­ta­ló­gus­je­lű, is­mer­tebb ne­vén Co­ma ga­la­xis­hal­maz is ré­sze a sö­tét áram­lás­nak.
[Jim Mis­ti (Mis­ti Moun­tain Ob­ser­va­to­ry)]

A koz­mo­ló­gi­á­ban a mik­ro­hul­lá­mú koz­mi­kus hát­tér­su­gár­zás - az Ős­rob­ba­nás után mint­egy 380 ezer év­vel be­kö­vet­ke­zett fo­lya­mat­nak a le­nyo­ma­ta, mi­kor is az Uni­ver­zum a su­gár­zás szá­má­ra át­lát­szó­vá vált - egy olyan vo­nat­koz­ta­tá­si rend­szer, mely­hez ké­pest bár­mely nagy­lép­té­kű moz­gás­nak izot­róp­nak, az­az irány­füg­get­len­nek kell len­nie. A ga­la­xis­hal­ma­zok­ban ta­lál­ha­tó for­ró, in­ten­zív rönt­gen­su­gárást ki­bo­csá­tó gáz­ban szó­ród­nak a mik­ro­hul­lá­mú fo­to­nok. Az ún. in­verz Comp­ton-ef­fek­tus­nak kö­szön­he­tő­en a hát­tér­su­gár­zás fo­ton­jai ener­gi­át kap­nak a gáz elekt­ron­ja­i­tól, ami­nek ered­mé­nye­ként meg­vál­to­zik a hul­lám­hosszuk, s így a su­gár­zás lát­szó­la­gos hő­mér­sék­le­te is. A je­len­sé­get össze­fog­la­ló né­ven Su­nya­ev-Zel'dovich (SZ) ef­fek­tus­nak hív­juk, mely­nek két faj­tá­ja is is­mert, az ún. ter­má­lis (TSZ) és a ki­ne­ma­ti­kai (KSZ). Az el­ső eset­ben a mik­ro­hul­lá­mú fo­to­nok­kal köl­csön­ha­tó elekt­ro­nok­nak a hő­mér­sék­let, míg a má­so­dik­ban va­la­mi­lyen nagy­lép­té­kű moz­gás mi­att van nagy ener­gi­á­juk. A ga­la­xis­hal­ma­zok nem kö­ve­tik tel­je­sen pon­to­san a Vi­lág­egye­tem tá­gu­lá­sát, így a ki­ne­ma­ti­kai SZ ef­fek­tus mi­at­ti hul­lám­hossz­vál­to­zá­sok a hal­ma­zok egye­di, a tá­gu­lás­hoz kép­es­ti moz­gá­sá­nak ha­tá­sát is ma­guk­ban hor­doz­zák. Míg a ter­má­lis SZ ef­fek­tus nyo­ma­it már a múlt szá­zad nyol­va­nas éve­i­ben is ész­lel­ték, a kö­rül­be­lül egy nagy­ság­rend­del ki­sebb ha­tást pro­du­ká­ló ki­ne­ma­ti­kai ef­fek­tust még egyet­len hal­maz ese­té­ben sem si­ke­rült ki­mu­tat­ni.

Kash­lin­sky és Fer­nan­do At­rio-Ba­ran­de­la (Uni­ver­sity of Sa­la­man­ca) 2000-ben azon­ban de­monst­rál­ták, hogy nagy­szá­mú hal­maz ta­nul­má­nyo­zá­sá­val ez a gyen­ge jel még­is­csak ki­szűr­he­tő a mé­ré­si zaj­ból. Ezt fel­hasz­nál­va 2008-ban Dale Ko­cevski (Uni­cer­sity of Ca­li­for­nia) és Ha­rald Ebe­ling (Uni­ver­sity of Ha­waii) se­gít­sé­gé­vel 700 ga­la­xis­hal­mazt vizs­gál­tak a WMAP űr­szon­da há­rom év­nyi ada­ta alap­ján, s ek­kor buk­kan­tak a rej­té­lyes moz­gás­ra. Eh­hez ké­pest Kash­lin­sky és csa­pa­ta - mely­nek ge­rin­cét a már em­lí­tett ku­ta­tók al­kot­ják - új ku­ta­tá­sa kö­rül­be­lül két­szer annyi ga­la­xis­hal­ma­zon és öt év­nyi WMAP-ada­ton ala­pul.

Ebe­ling el­mon­dá­sa alap­ján át­lag­ban mint­egy 1 órá­nyi te­lesz­kóp­időt igé­nyel egy-egy hal­maz tá­vol­sá­gá­nak meg­ha­tá­ro­zá­sa, de eh­hez ter­mé­sze­te­sen szük­sé­ges ma­guk­nak a ga­la­xis­hal­ma­zok­nak az azo­no­sí­tá­sa, ami vi­szont akár évek­be is tel­het. At­rio-Ba­ran­de­la sze­rint, aki a csa­pat­ban a le­het­sé­ges hi­ba­for­rá­sok­ra ko­cent­rált, új ered­mé­nye­ik a ko­ráb­bi­nál sok­kal erő­sebb bi­zo­nyí­té­kok­kal tá­maszt­ják alá azt, hogy sö­tét áram­lás lé­te­zik. Ilyen pél­dá­ul az, hogy nyil­ván a rönt­gen­tar­to­mány­ban leg­fé­nye­sebb hal­ma­zok tar­tal­maz­zák a leg­több for­ró gázt, ami szór­ja a hát­tér­su­gár­zás fo­ton­ja­it, s a mé­ré­si ada­tok fel­dol­go­zá­sa után ugyan­ezek a hal­ma­zok mu­tat­ják a leg­erő­sebb KSZ ef­fek­tust is, ami igen va­ló­szí­nűt­len len­ne, ha a sö­tét áram­lás csu­pán va­la­mi­lyen sta­tisz­ti­kai fluk­tu­á­ció ered­mé­nye­ként áll­na elő. A mun­ka so­rán vizs­gált ga­la­xis­hal­ma­zo­kat a ku­ta­tók tá­vol­sá­ga­ik alap­ján négy "sze­let­be" so­rol­ták, majd mind­egyik sze­let­ben kü­lön is meg­ha­tá­roz­ták az ide eső hal­ma­zok moz­gá­sá­nak irá­nyát. Bár né­mi szó­rás ta­pasz­tal­ha­tó, a négy egye­di irány még­is jó egye­zést mu­tat.

A szí­nes pon­tok négy kü­lön­bö­ző tá­vol­ság­tar­to­mány­ban ta­lál­ha­tó ga­la­xis­hal­ma­zo­kat je­löl­nek, mi­nél vö­rö­sebb a je­lö­lő­szín, an­nál tá­vo­labb van a hal­maz. A szí­nes el­lip­szi­sek az adott tá­vol­ság­tar­to­mány­ba eső hal­ma­zok ada­ta­i­ból szár­maz­ta­tott áram­lás­irány hi­ba­el­lip­szi­sei. Lát­ha­tó, hogy a négy min­tá­ból szár­maz­ta­tott moz­gás­irá­nyok jól egyez­nek. A ké­pen mind­egyik min­tá­ból sze­re­pel egy-egy rep­re­zen­táns ga­la­xis­hal­maz is.
[NA­SA/God­dard/A. Kash­lin­sky és tsai]

A cso­port je­len­leg azon dol­go­zik, hogy a hal­maz­ka­ta­ló­gu­suk to­váb­bi bő­ví­té­sé­vel is­mét meg­két­sze­rez­zék azt a tá­vol­sá­got, amed­dig az áram­lás nyo­mon kö­vet­he­tő. A ga­la­xis­hal­ma­zok­ban ta­lál­ha­tó for­ró gáz­ra vo­nat­ko­zó újabb mo­del­lek is se­gít­het­nek az áram­lás se­bes­sé­gé­nek, ten­ge­lyé­nek és irá­nyá­nak pon­to­sí­tá­sá­ban, il­let­ve a kö­zel­jö­vő­ben ter­mé­sze­te­sen az újabb WMAP ada­tok­kal is tesz­tel­he­tik a jós­la­tu­kat, és rö­vi­de­sen hasz­nál­hat­ják a szin­tén a mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zást mé­rő ESA/Planck szon­da ada­ta­it is.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• NA­SA GSFC News 2010.03.10.
• ar­Xiv:0910.4958v2 [ast­ro-ph.CO]