2015.05.19. - A gömb­hal­ma­zok sö­tét ol­da­la

Az ESO VLT táv­cső­együt­te­sé­vel vég­zett spekt­rosz­kó­pi­ai ész­le­lé­sek alap­ján új tí­pu­sú gömb­hal­ma­zo­kat fe­dez­tek fel a Centa­u­rus A óri­ás­ga­la­xis kö­rül, me­lyek tö­me­ge sok­kal na­gyobb, mint a nor­mál tár­sa­i­ké.

A gömb­hal­ma­zok sok tíz­ezer csil­lag ál­tal al­ko­tott óri­á­si, gömb ala­kú kép­ződ­mé­nyek, ame­lyek a leg­több ga­la­xis kö­rül meg­ta­lál­ha­tók. Az uni­ver­zum leg­öre­gebb csil­lag­hal­ma­zai kö­zé tar­toz­nak, túl­él­ték a ga­la­xi­sok nö­ve­ke­dé­sé­nek és fej­lő­dé­sé­nek tel­jes idő­sza­kát. A ku­ta­tás ve­ze­tő­je, Matt Tay­lor (a Pon­ti­fi­cia Uni­versidad Ca­to­li­ca de Chi­le PhD hall­ga­tó­ja és az ESO ösz­tön­dí­ja­sa) ma­gya­rá­za­ta sze­rint a gömb­hal­ma­zok és csil­la­ga­ik kulcs­fon­tos­sá­gú sze­re­pet ját­sza­nak a ga­la­xi­sok ki­ala­ku­lá­sá­nak és fej­lő­dé­sé­nek meg­ér­té­sé­ben. A csil­la­gá­szok év­ti­ze­de­ken ke­resz­tül úgy gon­dol­ták, hogy egy adott gömb­hal­maz csil­la­gai ugyan­olyan ko­rú­ak és ké­mi­ai össze­té­te­lű­ek, ma már azon­ban tud­juk, hogy en­nél fur­csább és bo­nyo­lul­tabb kép­ződ­mé­nyek.

A Centa­u­rus A (NGC 5128) a Tej­út­rend­szer­hez leg­kö­ze­leb­bi óri­ás el­lip­ti­kus ga­la­xis, amely kö­rül mint­egy 2000 gömb­hal­maz ke­ring­het. Ezek kö­zül sok fé­nye­sebb és jó­val na­gyobb tö­me­gű, mint a Tej­út­rend­szer kö­rül­be­lül 150 is­mert gömb­hal­ma­zá­nak bár­me­lyi­ke. Tay­lor és mun­ka­tár­sai a Centa­u­rus A gömb­hal­ma­zai kö­zül 125 rész­le­tes vizs­gá­la­tát vé­gez­ték el az ESO VLT táv­cső­együt­te­sé­nek FLA­MES (Fib­re Lar­ge Ar­ray Mul­ti Ele­ment Spectro­gra­ph) mű­sze­ré­vel. Ilyen mély­ség­ben ed­dig csak a Lo­ká­lis Cso­port (ga­la­xi­sok azon, több tu­cat ta­got tar­tal­ma­zó cso­port­ja, amely­be a Tej­út­rend­szer is tar­to­zik) csil­lag­hal­ma­za­it ta­nul­má­nyoz­ták, me­lyek es­té­ben a vi­szony­la­gos kö­zel­ség le­he­tő­vé tet­te a tö­me­gek köz­vet­len meg­ha­tá­ro­zá­sát. Az NGC 5128 egy nagy tö­me­gű el­lip­ti­kus ga­la­xis tő­lünk 12 mil­lió fény­év­re, az­az már a Lo­ká­lis Cso­port ha­tá­ra­in túl, így VLT/FLA­MES ké­pes­sé­ge­i­nek ki­hasz­ná­lá­sá­val Tay­lo­rék­nak egy tel­je­sen el­té­rő kör­nye­zet­ben is si­ke­rült meg­be­csül­ni a gömb­hal­ma­zok tö­me­gét. A FLA­MES ál­tal szol­gál­ta­tott szín­ké­pi ada­tok­ból a hal­ma­zok csil­la­ga­i­nak moz­gá­sá­ra le­het kö­vet­kez­tet­ni, ame­lyet a hal­maz gra­vi­tá­ci­ós te­ré­nek erős­sé­ge ha­tá­roz meg, azt pe­dig a hal­maz össz­tö­me­ge. Ezt az el­já­rás mi­att di­na­mi­kai tö­meg­nek hív­juk. A VLT te­lesz­kó­pok 8,2 mé­ter át­mé­rő­jű tük­re­i­nek fény­gyűj­tő­ké­pes­sé­ge mel­lett az is alap­ve­tő fon­tos­sá­gú volt a vizs­gá­lat­hoz szük­sé­ges ada­tok össze­gyűj­té­sé­ben, hogy a FLA­MES 100-nál is több hal­mazt tud ész­lel­ni pár­hu­za­mo­san.

Az NGC 5128 (Centa­u­rus A) a hoz­zánk leg­kö­ze­leb­bi óri­ás el­lip­ti­kus ga­la­xis, tá­vol­sá­ga kb. 12 mil­lió fény­év. A ga­la­xis kö­rül fel­fe­de­zett "sö­tét" gömb­hal­ma­zo­kat vö­rös, a nor­mál gömb­hal­ma­zo­kat kék, míg a tör­pe­ga­la­xi­sok­hoz ha­son­ló tu­laj­don­sá­go­kat mu­ta­tó­kat zöld kör je­lö­li. A sö­tét gömb­hal­ma­zok na­gyon ha­son­ló­an néz­nek ki a ga­la­xis kö­rül ke­rin­gő töb­bi hal­maz­hoz, a tö­me­gük azon­ban jó­val na­gyobb azo­ké­nál.
[ESO/Di­gi­ti­zed Sky Sur­vey / Da­vi­de de Mar­tin]

Tay­lor és kol­lé­gái a FLA­MES-meg­fi­gye­lé­sek alap­ján szár­maz­ta­tott di­na­mi­kai tö­me­ge­ket össze­ve­tet­ték a gömb­hal­ma­zok fé­nyes­sé­ge­i­vel. A fel­mé­rés­ben sze­rep­lő leg­több hal­maz ese­té­ben a várt ered­ményt kap­ták, az­az a fé­nye­seb­bek na­gyobb tö­me­gű­nek bi­zo­nyul­tak, mint a hal­vá­nyab­bak: ha egy hal­maz több csil­la­got tar­tal­maz, ak­kor na­gyobb az össz­fé­nyes­sé­ge és így a tel­jes tö­me­ge is. Né­hány eset­ben azon­ban ér­de­kes ered­mény­re ju­tot­tak. Ta­lál­tak ugyan­is olyan gömb­hal­ma­zo­kat, ame­lyek di­na­mi­kai tö­me­ge sok­szo­ro­sa an­nak, mint ami a fé­nyes­sé­gük­ből kö­vet­kez­ne. Még en­nél is kü­lö­nö­sebb az, hogy mi­nél na­gyobb tö­me­gű­ek ezek a szo­kat­lan hal­ma­zok, an­nál na­gyobb arány­ban tar­tal­maz­nak nem lát­ha­tó anya­got. Rej­tőz­kö­dik va­la­mi ezek­ben a gömb­hal­ma­zok­ban, ami nagy tö­me­gű és sö­tét. De mi le­het az?

A ma­gya­rá­zat­ra több le­he­tő­ség is adó­dik. A sö­tét hal­ma­zok ta­lán fe­ke­te lyu­ka­kat vagy más sö­tét csil­lag­ma­rad­vá­nyo­kat tar­tal­maz­nak a mag­juk­ban. Ez ki­ad­hat­ná a rej­tett tö­meg egy ré­szét, de Tay­lo­rék sze­rint nem tud­ná tel­jes egé­szé­ben meg­ol­da­ni a prob­lé­mát. Ké­zen­fek­vő­nek tűn­het a sö­tét anyag fel­ve­té­se. A gömb­hal­ma­zok­ról úgy vél­jük, hogy men­te­sek et­től a misz­ti­kus szubsz­tan­ci­á­tól, de el­kép­zel­he­tő, hogy va­la­mi­lyen is­me­ret­len ok­ból né­hány mag­já­ban je­len­tős mennyi­ség ma­radt vissza be­lő­le. Ez ma­gya­ráz­ná a meg­fi­gye­lé­se­ket, de nem il­lesz­ke­dik az el­fo­ga­dott el­mé­let ke­re­tei kö­zé.

A ku­ta­tó­cso­port egyik tag­ja, Tho­mas Pu­zia (Pon­ti­fi­cia Uni­versidad Ca­to­li­ca de Chi­le) sze­rint a vá­rat­la­nul nagy tö­me­gű gömb­hal­ma­zok fel­fe­de­zé­se ar­ra utal, hogy ezen ob­jek­tu­mok­nak több faj­tá­ja is lé­tez­het, el­té­rő ke­let­ke­zé­si és fej­lő­dé­si tör­té­net­tel. Úgy tű­nik, hogy né­hány hal­maz pont úgy néz ki, mint az át­la­gos gömb­hal­ma­zok, a meg­té­vesz­tő kül­ső azon­ban tel­je­sen mást ta­kar. A sö­tét gömb­hal­ma­zok ter­mé­sze­te egy­elő­re rej­tély, ezért a cso­port egy na­gyobb lép­té­kű fel­mé­rést ter­vez, amely­ben azt sze­ret­nék ki­de­rí­te­ni, hogy más ga­la­xi­sok­ban is ta­lál­ha­tók-e ilyen ob­jek­tu­mok.

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

For­rás:

• eso1519 - Sci­en­ce Re­le­a­se