A
csillagkeletkezés története elliptikusokban
Írta: Nagy Zsófia
Kilencvenhárom
galaxishalmaz több, mint 4000 elliptikus és lentikuláris galaxisán a NOAO
(National Optical Astronomical Observatory) által végzett átfogó tanulmány
során sikerült meghatározni az ezen galaxisokban végbement csillagkeletkezés
egyes jellegzetességeit.
A várakozásokkal ellentétben a kutatás során átvizsgált legnagyobb és legfényesebb galaxisok majdnem kizárólag nagyon öreg csillagokat tartalmaznak, amelyek legtöbbje kb. 13 milliárd éve keletkezett. Úgy tűnik, hogy ezekben a galaxisokban csak nagyon kis mértékben van jelen a csillagkeletkezés és nem valószínű, hogy kisebb és fiatalabb galaxisokat nyelt volna el fejlődése során.
Ezzel ellentétben a kisebb és halványabb galaxisok, amiket a NOAO 18 projektjének egyike, a Fundamental Plane Survey tanulmánya során átvizsgáltak, jelentősebben fiatalabbak – csillagaik többsége mindössze 4 milliárd éve keletkezett a kutatások szerint, amiket a csoport az Astrophysical Journal szeptemberi számában publikált.
Ezek az eredmények több, mint ötször annyi galaxis átfogó vizsgálata alapján készültek, mint bármely ezt megelőző, e területen végzett kutatások. A kutatások eredményei szöges ellentétben állnak a galaxisok keletkezésről és fejlődéséről alkotott, általánosan elfogadott modellekkel, amelyek szerint a belátható Univerzum óriás elliptikus galaxisai kisebb és fiatalabb galaxisok elnyelésével alakultak ki. Az elmélet azt is kimondja, hogy általában a legnagyobb elliptikus galaxisok csillagai nem idősebbek, mint a kisebb galaxisokban lévők.
A mellékelt képen az Abell 3266
galaxis-halmaz látható, a felvétel a Gemini South műszernek a GMOS (Gemini
Multi-Object Spectrograph) műszerével készült. A halmaz távolsága 250 millió
fényév.
"A projekt megpróbálta áttekinteni a belátható Univerzum legnagyobb és legtöbb tagból álló galaxishalmazait kb. milliárd fényév sugarú környezetünkben." - mondja Jenica Nelan, a projekt egyik vezető tudósa. "Az elemzésünk alapján világos, hogy ezekben a galaxisokban a galaxis kora illetve a csillagok tömege között összefüggés áll fenn azt sugallva, hogy az általunk tanulmányozott legnagyobb és legöregebb galaxisok csillagai az Univerzum történetének egy korai korszakában keletkeztek. Általában a kisebb galaxisok a nagyobbak tömegének tizedével rendelkeznek, koruknak pedig a felével.”
"A „méretcsökkenés” ez esetben arra utal, hogy a korai Univerzumban a csillagkeletkezés a nagyobb galaxisokhoz kapcsolódott, de ez idővel befejeződött, és ekkor a kisebb galaxisokban is beindult az intenzívebb csillagkeletkezés” mondta Michael Hudson, a kanadai Ontario-ban lévő University of Waterloo munkatársa, a NOAO Fundamental Plane Survey projektjének egyik vezető kutatója. Az Univerzum korának előrehaladtával – legalábbis az elliptikus és lentikuláris galaxisok esetében – a nagyobb galaxisokban leállt a csillagkeletkezés, a kisebbekben pedig később indult be.
A kutatások több ezer, a Fundamental Plane Survey kutatócsoportja által átvizsgált spektrumon alapulnak, amelyek a Kitt Peak National Observatory WIYN 3,5 méteres távcsövével illetve a National Science Foundation Blanco 4 méteres távcsövével (Cerro Tololo Inter-American Observatory, La Serena keleti része, Chile) készültek több tucat éjszakai észlelés során. Rengeteg erőfeszítést igénylő munka révén sikerült kimutatniuk, hogy a galaxis vizsgálata során az egyik legfontosabb tényező a benne lévő csillagok életkora.
"Bár nem közvetlenül abban az állapotukban látjuk ezeket a galaxisokat, ahogy a múltban léteztek, a csillagaik mégis fosszíliához hasonló értéket képviselnek, és jelentősen hozzájárulnak ahhoz, hogy megfejtsük a galaxisok kialakulását" magyarázza Hudson. "Úgy tűnik, hogy az öregebb galaxisok sokkal kevésbé jelentenek információforrást a csillagok keletkezésével kapcsolatban, mint azt előzőleg gondoltuk, és hogy a csillagkeletkezési aktivitásuk valahogyan a nullára csökkent, amíg a galaxis összeállt."
Az elliptikus illetve lentikuláris galaxisok (központi maggal rendelkező, de spirálkarok nélküli galaxis) evolúciója még nem teljesen tisztázott. Úgy tűnik, hogy a színük a spirálgalaxisoknál vörösebb. A legvörösebbek az óriás elliptikusok, de egészen ezekig a kutatásokig nem volt világos, hogy ez a tulajdonság abból ered, hogy idősebb galaxisokról van szó, ahogyan a projekten dolgozó kutatók találták, vagy abból, hogy több nehéz elemet tartalmaznak.
"Ezek az ún. vörös galaxisok tartalmazzák a legtöbb csillagot a közeli Univerzumban, de még nagyon keveset tudunk a keletkezésükről és fejlődésükról” mondta Russell Smith (University of Waterloo), a kutatócsoport egyik tagja. "Az volt az álatlánosan elfogadott magyarázat, hogy a vörös galaxisok nagyon idős csillagokat tartalmaznak. Mi arra jutottunk, hogy amíg ez a nagyobb méretű galaxisokra helytálló, a kisebbekben lévő csillagok viszonylag nem régen keletkeztek az Univerzum korához viszonyítva. Azt gondoljuk, hogy az újabb kutatási programok távolabbra tekintenek az Univerzumban és ebből kifolyólag messzebbre visszanyúlnak az időben, egyre kevesebb halvány vörös galaxist kell észlelniük.”