1. oldal
Bár a Tejútrendszer hatalmasnak tűnhet, valójában galaxisunk porszemnek látszik a világegyetem legnagyobb struktúrái, a galaxishalmazok mellett. Ezekben több száz, néha több ezer galaxis kapcsolódik össze a gravitáció ereje által. A legtöbb galaxishalmaz szívében pedig rendszerint olyan ősöreg, óriási csillagrendszerek foglalnak helyet, amelyekben mindössze néhány új csillag születik évente.
Egy több intézmény, köztük az MIT munkatársaiból összeálló kutatócsoport hét milliárd fényévnyire tőlünk azonosított egy olyan galaxishalmazt, amely mellett eltörpülnek a legnagyobb halmazok is. A világegyetem ezen monstrumának központi csillagrendszere ráadásul évente nagyjából 740 naptömegnyi új csillagot termel ki. (Az eddig ismert legaktívabb „csillaggyár” az Abell 1835 jelű galaxis volt, ebben évente közel száz új égitest születik.) A világegyetem egyik legnagyobb tömegű és legfényesebb halmazáról van tehát szó, amelyet SPT-CLJ2344-4243 néven katalogizáltak, bár a kutatók gyakran csak Főnix-halmaz néven emlegetik a csillagkép után, amelyben található. A kutatás eredményeiről részletesen a Nature oldalain számolnak be a tudósok.
Michael McDonald, a Kavli Asztrofizikai és Űrkutatási Intézetének kutatója elmondta, hogy tömegén és fényességén túl a Főnix-halmaz még egy különleges vonással rendelkezik: míg a legtöbb galaxishalmaz magja vörösnek tűnik, arra utalva, hogy az ott található csillagok nagyon öregek, a Főnix magja élénk kék színben pompázik. Ez pedig annak a jele, hogy a mag körüli gáz gyorsan hűl, a lehűlő ionizált gáz pedig a csillagok elsődleges alapanyaga.
„A központi galaxisok általában vörösek és halottak, vagyis gyakorlatilag egy rakás vénséges csillag kering egy masszív fekete lyuk körül, és semmiféle újdonság nem történik” ‒ mondja McDonald. „Ebben a halmazban azonban a központi galaxis valamilyen módon újra feléledt, és elképesztő ütemben kezdte magából ontani az új csillagokat.”
A most felfedezett galaxishalmaz talán segíthet megoldást találni egy évtizedes csillagászati rejtélyre. A jelenlegi elképzelések szerint ugyanis a csillaghalmazok központjában található gáz, amely a közeli galaxisokból és szupernóvákból ered, folyamatosan hűl, ahogy telik az idő, és a gyors hűlés nyomán létrejövő sűrűsödésekből új csillagoknak születnek. Ez legalábbis az elmélet, azonban mindezidáig egyetlen olyan halmazt sem sikerült megfigyelni, amely kellően gyorsan hűl ahhoz, hogy a fent leírtak végbemehessenek.
McDonald szerint az egyik lehetséges magyarázat az lehet, hogy a halmazok természetes lehűlését valami megakadályozza. Példaként a Perseus-halmazt említi, amelynek központi fekete lyuka nagyenergiájú részecskenyalábokat bocsát ki magából, ezek valószínűleg újra felhevítik a magot, amely így sosem tud teljesen lehűlni.
„Ami igazán érdekessé teszi a Főnix-halmazt az az a tény, hogy csaknem tökéletesen a megjósolt hűlési ütemet mutatja” ‒ mondja McDonald. „Elképzelhető, hogy fejlődésének olyan korai szakaszában jár, amikor még semmi sem akadályozza meg a gyors hűlést, így központja csillagvihar-galaxissá válik… ha a tényeket nézzük nagyon kevés olyan dolog lehet az univerzumban, amely gyorsabban gyártaná a csillagokat, mint ez a csillagrendszer.” (Csillagvihar-galaxisnak vagy csillagontó galaxisnak azokat a csillagrendszereket nevezik, amelyekben a csillagkeletkezés üteme az átlagosnál nagyságrendekkel nagyobb. A Tejútrendszerben átlagosan évente három naptömegnyi csillag keletkezik, a csillagvihar-galaxisokban ez az érték akár tízszer-százszor ekkora is lehet.)
2. oldal
A Főnix-halmazt 2010-ben észlelték először a Déli-sarki Teleszkóp segítségével. A 10 méter átmérőjű távcső új galaxishalmazok után kutatva vizsgálja az eget. McDonald és kollégái az ilyen módon azonosított legnagyobb halmazokat kezdték alaposabban megvizsgálni a Chandra űrtávcsővel, amely a röntgentartományban figyeli az űrt. Hamar kiderült, hogy a Főnix-halmaz messze kilóg a vizsgált halmazok közül fényessége alapján, így a kutatók úgy döntöttek, hogy újabb műszereket vetnek be az égbolt eme területének megfigyelésére.
A csapat végül tíz különböző űrbéli, illetve földfelszíni távcsővel készített felvételeket a Főnix-halmazról. Minden műszer különböző hullámhosszakra koncentrált, hogy fényt derítsen a halmaz különféle jellegzetességeire.
„A központi fekete lyuk nagyon fényes a röntgentartományban, míg az újonnan keletkező csillagok a látható és az ultraibolya hullámhosszakban világítanak a legélénkebben” ‒ magyarázza McDonald. „Tehát ahhoz, hogy teljes képet kapjunk, össze kellett dolgozni az összes távcső eredményeit.”
A kutatók a tíz műszer adatainak kombinálása révén megbecsülték a halmaz tömegét és fényességét. A tömeg kiszámításához először is meg kellett saccolni a halmaz hőmérsékletét, amelyet az úgynevezett csúcs-hullámhossz alapján állapítottak meg. Ez jelen esetben a röntgentartományba esett, és ennek alapján ki tudták számítani a hőmérsékletet.
A hőmérséklet segítségével megsaccolták a halmaz tömegét: minél forróbb egy adott gázmennyiség, annál nagyobb az össztömege. A számítások megerősítették, amit már korábban is sejtettek a kutatók: a Főnix-halmaz a legnehezebb galaxishalmazok egyike, tömege csaknem 2000-szerese a saját galaxisunk, a Tejútrendszer tömegének.
A szakértők ezt követően a csillagkeletkezés nyomai után kezdtek kutatni: a fiatal csillagok ugyanis különösen fényesek az ultraibolya tartományban. Az ultraibolya felvételek több száz ifjú csillagot tártak fel a galaxishalmaz magjában. A halmaz óriási luminozitása továbbá arra utal, hogy nagyon gyors ütemben hűl, valószínűleg ez áll a nagymértékű csillaggyártás hátterében.
Brian McNamara, a Waterloo-i Egyetem asztrofizikusa szerint az extrém csillagvihar révén talán bepillantást nyerhetünk abba, hogyan formálódtak a legnagyobb tömegű korai galaxisok. Hozzáteszi azonban, hogy a Főnix-halmaz kivételes viselkedése ugyanígy abból is eredhet, hogy a magjával valami probléma van.
„Úgy tűnik, hogy folyamatosan hűl és ontja magából a csillagokat, és közben a galaxismag közepének szupermasszív fekete lyuka csak szendereg, mintha elaludt volna a volánnál” ‒ mondja a kutató. „Azonban ha a fekete lyuk egyszer beindul, és elkezdi magából lövellni a nagyenergiájú sugarakat, valamikor a következő százmillió évben, a lehűlés megtorpan, és a csillagok születésének üteme is lelassul olyanra, ami a legtöbb halmazra jellemző.”
McDonald a Hubble űrteleszkóp segítségével szeretné tovább tanulmányozni a kivételes halmazt. Azt reméli, hogy a műszer segítségével megpillanthatja a mag kék szálait is, ahogy a hűlő áramlatokban új csillagok keletkeznek.
A halmaz látszólag rendhagyó hűléséről az a véleménye, hogy talán nem is olyan szokatlan jelenségről van szó. „Könnyen lehet, hogy egyszerűen megfelelő időzítés kérdése az egész: mindössze az esetek egy százalékában kaphatjuk lencsevégre a gyors ütemű csillaggyártást és a lehűlést” ‒ véli a kutató. „Talán minden halmaz átmegy ezen a fázison, csak éppen annyira rövid ideig tart, hogy eddig még nem volt esélyünk hasonlót megpillantani. Most az egyszer véletlenül jó időben voltunk a jó helyen.”
