2013.09.27. - A legsűrűbb galaxis

Az apró, sűrű, úgynevezett ultrakompakt törpegalaxisok jelenthetik az átmenetet a normál csillagvárosok és a szintén sűrű gömbhalmazok között, bár eredetük még nem teljesen tisztázott.

A csillagok elsöprő többsége galaxisokban található, esetleg a csillagvárosokat övező gömbhalmazokban. A galaxisok kiterjedtek, még a legkisebb törpegalaxisok is legalább néhány száz fényév méretűek, de bennük a csillagok térbeli sűrűsége alacsony: a Nap környezetében például kb. 50 köbfényévenként található csillag, vagyis 3-4 fényévnyi távolságban vannak egymástól az égitestek. A gömbhalmazok ezzel szemben kicsik, de sűrűek, a belsejükben 10-100 csillag is összesűrűsödik egyetlen köbfényévnyi térfogatban. A kilencvenes évek végére aztán kiderült, hogy léteznek a gömbhalmazok és a legkisebb törpegalaxisok közti átmenetet jelentő égitestek, melyeket ultrakompakt törpegalaxisoknak (UCD: ultra-compact dwarf) neveztek el. A név ugyanakkor félrevezető, az ugyanis még nem egyértelmű, hogy ezek az objektumok ténylegesen galaxisokból keletkeztek, vagy pedig több gömbhalmaz összeolvadásából.

A Hubble felvétele az M60 galaxisról. A piros körrel jelölt égitest az M60-UCD1 ultrakompakt törpe. A szaggatott vonalú kör egy normál törpegalaxist jelöl, összehasonlításul. A fehér csík nem valós jelenség, hanem adathiányt jelöl.
[NASA HST / J. Strader]

Jay Strader (Michigan State University) és munkatársai a Hubble-űrtávcső segítségével a Virgo-galaxishalmazban található Messier-60 galaxis mellett fedeztek fel egy különleges ultrakompakt törpét, az M60-UCD1-et. Az égitest átmérője mindössze 80 fényév, ám benne közel százmilliónyi csillag tömörül össze. Ezzel a sűrűsége megközelíti a gömbhalmazokét, ám az égitest valószínűleg mégsem gömbhalmazok összeolvadásával jött létre.

Az M60-UCD1 ugyanis röntgensugárzást is kibocsát, amely kétfajta objektumból eredhet. Vagy a galaxisok egyik fő tartozéka, egy központi, szupernehéz fekete lyuk hozza létre, vagy pedig egy egyszerű röntgenkettős, azaz egy normál csillag körül keringő neutroncsillag vagy kisméretű fekete lyuk okozza. Ennek eldöntésére további mérések, például rádióhullámú sugárzás keresése fog választ adni. Azonban az M60-UCD1 szerkezete, a kémiai összetétele és a lehetséges központi fekete lyuk alapján már valószínű, hogy egy valódi galaxissal van dolgunk.

A csillagsűrűséget az égitestek felületi fényességének és az összfényességének viszonya jellemzi. Az ábrán az apró pontok a sűrű gömbhalmazok, a cE, dE, E nagy pontok a ritka törpegalaxisok. Az ismert ultrakompakt törpéket az UCD halmaz jelzi. Az új M60-UCD1 felületi fényességben messze kiemelkedik közülük, jelezve a szokatlanul magas csillagsűrűséget.
[Strader és mtsai]

Persze az ultrakompakt galaxisok épp azért különlegesek, mert eltérnek a normál törpegalaxisoktól. A modellszámítások alapján normál, kis méretű galaxisokból jönnek létre, amelyek aztán túl közeli kapcsolatba kerültek nagyobb szomszédaikkal. Az árapályerők a galaxis nagy részét leszakították, és annak csak a sűrű, és közben még sűrűbbé váló magja maradt meg, és maradt megfigyelhető ultrakompakt törpeként. Ellenérv lehet, hogy az ütköző galaxisokra jellemző árapálycsóvák, vagyis csillagokból és csillagközi gázból álló, elnyúlt struktúrák hiányoznak az M60-UCD1 közeléből. Ezek azonban viszonylag hamar, egymilliárd év alatt is annyira eloszlanak, hogy megfigyelhetetlenek lesznek, így a hiányuk csak annyit jelent, hogy az M60-UCD1 ennél régebben jött létre.

Az ultrakompakt törpék a puszta érdekességükön túli jelentőséggel is bírnak. Ha jelentős részük tartalmaz sötét anyagot is, akkor galaxishalmazok felmérésénél figyelembe kell venni a hányadot, ami ezekre az apró, halvány objektumokba esik, hogy az adatokat pontosabban lehessen összehasonlítani a kozmológiai számításokkal. A kémiai és szerkezeti tulajdonságaik pedig a nagyobb galaxisokkal való korábbi kölcsönhatások nyomait is őrizhetik.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• CfA Weekly Science Update 2013.09.13.