A Tejútrendszer anticentruma
(Rovat: Űrcsillagászat Európában, Távoli világok kutatói - 2020.12.23 07:15.)

A Gaia adatai nyomán feltárul a Tejútrendszer peremvidéke, ahol a csillagok mozgása a galaxisunk történetében bekövetkezett drámai változásokról árulkodik.

December elején jelent meg az Európai Űrügynökség (ESA) a Föld Nappal átellenes oldalán lévő Lagrange-pontban dolgozó Gaia asztrometriai űrszondájának harmadik nyilvános adatbázisa (Gaia Early third Data Release, EDR3). (Pontosabban annak korai változata, a teljes harmadik adatbázis közzététele 2022-re várható.) (A munkából nagy nemzetközi csapattal együtt magyar csillagászok is kivették a részüket, köztük az Űrvilágra is rendszeresen író Szegedi-Elek Elza. – A szerk.) Az adatok közzétételével egy időben jelent meg négy „demonstrációs tanulmány”, amelyek egyikének szerzői a Tejútrendszer anticentrumának csillagait (azaz pontosan a galaxisunk középpontjával átellenes irányban látható csillagokat) vizsgálták a Gaia észlelései alapján. Egy tanulmányban a Naprendszernek a Tejútrendszer magja körüli pályáját vizsgálták, kettőben pedig két közeli galaxis szerkezetét.

Az EDR3 több mint 1,8 milliárd fényforrásra vonatkozó adatokat tartalmaz, ami több mint 100 millióval haladja meg az előző, 2018 áprilisában nyilvánosságra hozott katalógusban (Gaia DR2) szereplő források számát. Az EDR3-ban 1,5 milliárd forrásra vonatkozóan találhatók színképi információk, ami mintegy 200 milliós növekedés a DR2-höz képest. Nemcsak az objektumok száma nőtt azonban, hanem az adatok pontossága is.

A csillagok várható mozgása a következő 400 ezer évben a Gaia mérései alapján. (Kép: ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO, A. Brown, S. Jordan, T. Roegiers, X. Luria, E. Masana, T. Prusti és A. Moitinho szívességéből)

A Tejútrendszer anticentrumára vonatkozó vizsgálatok során a galaxis peremvidékén a különböző korú és különböző populációkhoz tartozó csillagok viselkedését elemezték. Számítógépes modellek eredményei szerint a Tejútrendszer átmérője az idő múlásával nő, ahogy újabb csillagok keletkeznek. Az új Gaia-adatokban a kutatók ki tudták mutatni a 10 milliárd évvel ezelőtti, ősi korong maradványait, így meg tudták állapítani, mennyivel volt kisebb fiatal korában a Tejútrendszer mai átmérőjéhez képest.

Az adatok tanúsága szerint a korong külső részén azonosítható a csillagok egy lassan mozgó, a Tejútrendszer fősíkja fölött elhelyezkedő csoportja, amelynek tagjai „lefelé”, azaz a fősík felé mozognak, miközben csillagok egy másik, a fősík alatti csoportja a „fölfelé”, azaz szintén a fősík irányában mozog. Most sikerült első ízben azonosítani ezt a jelenséget, ami arra enged következtetni, hogy a múltban a Tejútrendszer csaknem összeütközött a Sagittarius törpegalaxissal. Utóbbi néhányszor tízmillió csillagot tartalmaz, és jelenleg éppen a Tejútrendszer áldozatául esik, galaxisunk bekebelezi a veszélyes közelségbe került szomszédját. Az ezt megelőző közelségekor nem ütközött neki a Tejútrendszernek, ahhoz azonban elég közel került, hogy gravitációja – a vízbe dobott kő keltette hullámokhoz hasonlóan – megzavarja a Tejútrendszer peremvidékein található csillagok egy részének mozgását. Azt azonban már a DR2 adatai alapján is felismerték, hogy a Sagittarius törpegalaxissal valamikor 300–900 millió évvel ezelőtt történt közeli találkozás hullámszerűen megzavarta sok millió csillag mozgását.

Az égbolt színe a Gaia EDR3 katalógusa szerint. (Kép: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO, A. Moitinho)

A négy „demonstrációs tanulmány” közül a másodikban a Naprendszer gyorsulását vizsgálták a Világegyetem rendkívül távoli objektumaihoz rögzített, nyugvónak tekinthető vonatkoztatási rendszerben. A mérések szerint ehhez a rendszerhez képest a Tejútrendszer 0,23 nm/s² gyorsulással mozog. A parányi gyorsulás következtében a Naprendszer pályája másodpercenként egy atom átmérőjének megfelelő mértékben változik, ami egy év alatt 115 km változást tesz ki. A Gaia méréseiből levezetett gyorsulás jó összhangban van a Naprendszer pályájának optikai csillagászati úton mért görbületéből levezetett elméleti előrejelzéssel.

A Naprendszer gyorsulása a Gaia mérései alapján. (Kép az animációból: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO – S. Jordan, T. Sagristà and S. Klioner et al. 2020)

A Gaia EDR3 lehetővé tette a Nap környezetében található csillagok eddiginél pontosabb összeszámolását. A Gaia közeli csillagok katalógusa 331 312 objektumot tartalmaz, ami becslések szerint a 100 parszeknél (326 fényévnél) közelebbi csillagok 92%-a. Az előző hasonló „népszámlálást” 1957-ben végezték (a közeli csillagok Gliese-féle katalógusa), ez 82 fényév távolságig terjedt ki, és eredetileg mindössze 915 objektumot tartalmazott, amely szám a folyamatos bővítéseknek köszönhetően 1991-re 3803-ra nőtt. A Gaia katalógusa négyszer nagyobb távolságig (64-szer nagyobb térfogatban) csaknem 100-szor több csillagot katalogizált, amelyek helyét, mozgását és fényességét az EDR3 a korábbi katalógusoknál nagyságrendekkel pontosabban tartalmazza.

A negyedik tanulmányban a két Magellán-felhőt vizsgálták. A Nagy Magellán-felhő csillagainak mozgását a korábbinál pontosabban megmérve egyértelműen bizonyítani tudták a galaxis spirális szerkezetét. Emellett azonosítottak egy, a Kis Magellán-felhőből a Nagy Magellán-felhő irányában, utóbbi gravitációs hatására kiszakadó csillagáramot is.

Csillaghíd a két Magellán-felhő között. (Animált kép: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO – S. Jordan, T. Sagristà, X. Luri et al. 2020)