1. oldal

[italic]A csillagászati objektumok elnevezése több egyszerű szemantikai tevékenységnél. A szavak fontosak. A kutatások során használt terminológiának meghatározó szerepe van a támogatók és a közvélemény megnyerésében. De ami még fontosabb: a jól megválasztott elnevezések teszik lehetővé, hogy a különféle csoportokba sorolt csillagászati objektumokról globális következtetéseket lehessen levonni.

[/italic]

A tudomány nyelve pontos, jól körülhatárolt definícióiról híres, mégis ritkán látni olyat, hogy egy tanulmány kifejezetten a precíz szóhasználat szükségességével foglalkozik. A fenti sorok Beth Willman és Jay Strader tanulmányában szerepelnek, akik azt a célt tűzték ki maguk elé, hogy a lehető legprecízebben meghatározzák, mit értünk pontosan a galaxis elnevezés alatt. Ha feltesszük a kérdést egy szakembernek ‒ mi a galaxis tudományos meghatározása? ‒, várhatóan feltételek és kikötések terjedelmes listájával tűzdelt hosszas magyarázatot kapunk válaszul. Rengetegféle különböző tulajdonságok alapján megkülönböztetett galaxis van: spirál vagy elliptikus, szomszédos vagy elszigetelt, fényes vagy halvány, nagy vagy kicsi, szabályos vagy szabálytalan és így tovább. De mi az, amitől egy galaxist galaxissá tesz, mi különbözteti meg az égi állatkert többi lakójától?

Egy tipikus definíció szerint a galaxisok csillagok, csillagközi gázok, por és a láthatatlan sötét anyag nagy kiterjedésű, gravitációsan kötött rendszerei. Ez a meghatározás a sötét anyag jelenlétének kivételével semmiben nem különbözik attól, ahogy például egy gömbhalmazt leírnánk, amely egyes törpegalaxisoknál még nagyobb is lehet méretében. Az utóbbi években került bele a definícióba a sötét anyag jelenléte, mint feltétel, amely a galaxisokban megtalálható, a csillaghalmazokban viszont nem. Tekintve azonban, hogy a sötét anyagot néhány elszigetelt kísérlettől eltekintve még ma is csak közvetve tudjuk kimutatni, ennek jelenléte vagy hiánya nem sokkal visz előrébb, ha a galaxis precíz leírása a célunk. Willman és Strader ezért egy tisztán fizikai hátterű definíciót javasol tanulmányában:

A galaxis csillagok gravitációsan kötött csoportja, amelynek működése nem írható le pusztán olyan barionok (proton, neutron, hiperon) összességeként, amelyek a newtoni gravitációs törvénynek megfelelően viselkednek.

A meghatározás előnye, hogy nem függ az elméleti modellek igazságától. Ha a sötét anyag elméletét igaznak feltételezzük, akkor a leírás tovább egyszerűsödik: a galaxis csillagok olyan csoportosulása, amely sötét anyagot tartalmaz. Ha az elmélet valótlannak bizonyul, akkor is bizonyos, hogy egy galaxis csillagait valami több tartja össze egyszerű gravitációnál.

De hogyan segít az új definíció a gyakorlatban, azaz hogyan dönthetjük el, hogy kicsi törpegalaxist vagy nagy gömbhalmazt látunk? A newtoni törvényeknek való megfelelést vagy nem megfelelést a legegyszerűbb a csillagcsoport tagjainak mozgását vizsgálva eldönteni. A viriál-tétel értelmében egy zárt rendszer kinetikus energiája a gravitációs potenciális energiájának fele, így a csillagok mozgási sebességéből kiszámítható a galaxis össztömege. A következő lépés a látható tömeg megállapítása, amelyet nagyon leegyszerűsítve a rendszer látható objektumai által kisugárzott fény alapján becsülnek meg. Ha a látható tömeg jelentősen kevesebbnek mutatkozik a „dinamikus” tömegnél, akkor a newtoni törvények nem csak a barionokra hatnak, vagyis a rendszer galaxis.

2. oldal

Persze a fenti módszerekkel végzett tömegbecslések, ahogy a nevük is mutatja: becslések. Előfordulhat, hogy olyan csillag sebességi adatai kerülnek a többi közé, amely nem tartozik szervesen a rendszerhez. Egy nagyobb sebességű égitest jelenlétében a dinamikus tömeg jelentősen nagyobbnak mutatkozhat a ténylegesnél. A két becsült tömeg közti eltérés mértéke is véleményes: mekkora különbség esetén beszélünk galaxisról, és meddig egyszerű mérési, becslési hibáról? A látható tömeg szintén alábecsülhető, ha nagy mennyiségű nehéz objektumot tartalmaz a rendszer, fehér törpéket vagy neutroncsillagokat, amelyek észlelése fölött könnyű elsiklani.

Willman és Strader javaslata szerint a rendszer tagjaiban a jelenlevő fém mennyisége, különösen a vas-hidrogén arány eloszlása további támpontot nyújthat a besoroláshoz. A galaxisokat összetartó jelentősebb erők meghatározóak ugyanis abban, hogy egy szupernóva-robbanás során mennyi keletkező anyagot képes megtartani magának a rendszer. Vas mind Ia, mind II típusú szupernóvák robbanása esetén keletkezik, és ha egy rendszer nem képes az így létrejött vasat megtartani (azaz valószínűleg csillaghalmaz), akkor a csillagok minden generációja hasonló mértékben fogja tartalmazni a fémet, vagyis nem lesznek nagy eltérések. A galaxis ezzel szemben jobban képes a saját gravitációs mezejében megtartani a vasat, így az egyes csillaggenerációk között nagy eltéréseket tapasztalhatunk a vas-hidrogén arányban.

A szerzők 40 rendszert vizsgáltak a fenti szempontok alapján, a korábbi besorolás szerint ezek között 16 törpegalaxis (fekete) és 24 gömbhalmaz (piros) volt. Az abszolút fényesség függvényében vizsgálva a vas-hidrogén arányok szórását élesen elkülönült a két csoport, a gömbhalmazok (két kivétellel) láthatólag alig képesek a keletkező vas megtartására. A tanulmány javasolt definíciója szerint tehát galaxisnak tekinthetők a -10 magnitúdónál halványabb objektumok közül azok, amelyek esetében a csillagokban megállapított vas-hidrogén arány szórása 0,2 fölött van. A két „anomáliáról” (M54 és ωCen) már korábban is felmerült, hogy egykori törpegalaxisok magjának maradványai, és mostani szereplésük megerősíteni látszik ezt a sejtést.

A szerzők foglalkoznak a 8 magnitúdónál halványabb, úgynevezett ultrahalvány törpegalaxisokkal (UFD) is. Ezek közül az a kevés objektum, amelyek esetében bármi is megállapítható a csillagok mozgásról és a fémek jelenlétéről, megfelel a szerzők által felvázolt definícióknak. Arra is felhívják a figyelmet a kutatók, hogy számos UFD-jelölt van, amelyek státuszának megerősítése nagyban megnövelné a galaxisok számát a skála alacsony fényerejű objektumokat tartalmazó végén, ami jelentős hatással lehet az ilyen galaxisok születéséről és jellemzőiről alkotott elméletekre.

Mint az eddigiekből kiderült, definíciót alkotni nem könnyű feladat, és még számos mérés, megfigyelés és összehasonlítás vár a szerzők által megfogalmazott meghatározásra, mielőtt az közkeletű használatba kerülhet. Az idő fogja eldönteni, hogy megragad-e, vagy újabb szempontok alapján történő meghatározást kell keresni. Mindenesetre reménykedjünk, hogy a csillagász-hallgatók következő generációja esetleg már jobban körülhatárolt választ kap professzorától arra a kérdésre, hogy mi is egy galaxis?