Megszámolni a „láthatatlant”
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űrcsillagászat Európában - 2013.02.27 08:15.)

A csillagontó galaxisok „népszámlálása” megmutatja, hogy milyen magas volt a csillagkeletkezési arány a világegyetem fejlődésének története során.

Az ESA Herschel-űrteleszkópjának és a földi Keck-távcsöveknek a megfigyelési képességeit kombinálva, a csillagászok eddig még láthatatlan galaxisok százait fedezték fel, ezzel bizonyítva a helyenként rendkívül magas csillagkeletkezési arányt az univerzumban. Ezek az úgynevezett csillagontó galaxisok rövid időn át, éves átlagban több száz naptömeggel egyenértékű csillagot „szülnek” a világra. Összehasonlításul: a mi galaxisunk, a Tejútrendszer átlagban egy év alatt csak egy naptömegnyi csillagot termel.

A csillagontó galaxisok csillagai olyan sok energiát bocsátanak ki, hogy túl kellene ragyogniuk a mi egész galaxisunkat. Viszont hatalmas mennyiségű gáz és por táplálja őket, ami a heves csillagkeletkezésnek köszönhető. A por elnyeli a látható fény nagy részét. Ez azt jelenti, hogy a galaxisok közül sok egészen jelentéktelennek (szinte láthatatlannak) tűnik a spektrum ezen részében. Azonban a port a környező forró csillagok felmelegítik, és az már a távoli infravörös hullámhosszakon bocsát ki energiát.

Az ESA infravörös Herschel-űrtávcsövét használva, a csillagászok megmérték a poros galaxisok ezreinek a fényességét és hőmérsékletét. Ezekből az adatokból a csillagkeletkezés mértékét lehet kiszámolni. Ahhoz, hogy összefüggéseket találjunk a megfigyelésekben és megértsük, hogy hogyan változott a csillagképződés az univerzum 13,7 milliárd éves történetében, a galaxisok távolságára is szükség van. A kutatócsoport a Mauna Kea (Hawaii) tetején található Keck ikertávcső spektrométerének segítségével megmérték a csillagontó galaxisok közül 767-nek a vöröseltolódását. A színképvonalak vöröseltolódása megadja, hogy a fény a galaxisoktól milyen hosszú idő alatt utazta be a világegyetemet, ami viszont azt jelzi, hogy az univerzum történetében mikor bocsátották ki ezek a galaxisok a most észlelt fényt.

A legtöbbnél azt állapították meg, hogy a fény már 10 milliárd éve vagy ennél kevesebb ideje indult el felénk. Körülbelül a vizsgált galaxisok 5%-ának van csak nagyobb vöröseltolódása: ezek a fényt akkor bocsátották ki, amikor az univerzum még csak 1-3 milliárd éves volt. A Herschel adataiból ki tudjuk olvasni, hogy milyen heves és termékeny volt a galaxisok csillagtermelése. Ezt az információt a Keck adataival, azaz a távolságadatokkal kombinálva, fel tudjuk mérni, hogy mennyiben járulnak hozzá a csillagontó galaxisok az univerzum története során keletkező csillagok számához.

Csillagontó galaxisok eloszlása az egyik vizsgált látómezőben, az univerzum történetében visszatekintve. A vízszintes tengelyen az idő milliárd években, a nulla érték a jelenlegi kornak felel meg. A kis képeken öt galaxis látható, a Hubble-űrtávcső felvételei alapján. (Kép: ESA / C. Carreau, C. Casey (University of Hawaii); COSMOS field: ESA / Herschel / SPIRE / HerMES Key Programme; Hubble: NASA / ESA)

Egy elmélet szerint két fiatal galaxis ütközése az új csillagok képződésének egy intenzív, rövid életű szakaszát váltotta volna ki. Egy másik elmélet azt mondja, hogy amikor az univerzum fiatal volt, egyes galaxisokban több gáz állt rendelkezésre, amiből táplálkozhattak, s így nagyobb arányban képződtek bennük a csillagok. Mindehhez nem volt szükség az ütközésekre. Ez egy vitatott kérdés, és mielőtt megoldanánk, részletesebb mérésekre van szükség. A Herschel-űrtávcső előtt „csak” 73 távoli csillagontó galaxist ismertek. Most lényegesen javítottak ezen azzal, hogy tízszer akkora mintát vettek bele a megfigyelésekbe a Keck segítségével, hogy meghatározhassák ennek a galaxispopulációnak a jellemzőit.

Tar Ingrid