2015.01.16. - Viharos múltja volt az Androméda-ködnek

A korong különböző csillagpopulációinak részletes vizsgálata alapján az Androméda-köd kicsi galaxisokkal történő múltbeli összeolvadása valószínűleg sokkal viharosabb körülmények között zajlott, mint a Tejútrendszer esetében.

Egy spirálgalaxis csillagokból álló korongjának szerkezete és belső mozgásai fontos információt hordoznak a galaxis kialakulásának és fejlődésének folyamatáról. Az Androméda-köd (M31) a galaxisok mintegy hatvan tagból álló lokális halmazának (Lokális Csoport) legnagyobb és hozzánk legközelebbi spirálgalaxisa. Puragra Guhathakurta (University of California, Santa Cruz) szerint az M31 azért érdekes, mert egyrészt nagyon hasonlít a Tejútrendszerre, másrészt rendelkezünk róla egy globális, mégis eléggé részletes képpel. Természetesen saját galaxisunkról is rengeteg mindent tudunk, de nem lehet róla teljes, áttekintő képünk, mivel nem láthatjuk kívülről, mint az Androméda-ködöt.

A Guhathakurta és tanítványa, Claire Dorman (UCSC) által vezetett új kutatás során az M31 két nagy, a Keck teleszkópokkal és a Hubble-űrtávcsővel végzett felmérése során nyert adatokat használták. A SPLASH (Spectroscopic and Photometric Landscape of Andromeda's Stellar Halo) felmérésben a Keck/DEIMOS multiobjektum-spektrográfot használták az Androméda tízezernél is több fényes egyedi csillaga radiális sebességének meghatározásához. A nemrégiben befejezett PHAT (Panchromatic Hubble Andromeda Treasury) felmérés pedig hat különböző hullámhosszon szolgáltatott olyan nagy felbontású képeket, amelyeken ezen csillagoknak több mint felét vizsgálhatták részletesen, a zsúfolt háttértől elkülönülve. Dorman szerint a nagy felbontás és a széles hullámhossz-tartomány lehetővé tette a tanulmányozott csillagok kor alapján történő alcsoportokba sorolását, végeredményben pedig a fiatal, közepes korú és öreg csillagok sebességdiszperziójának meghatározását, először egy extragalaxisban.

Dorman elemzése egyértelmű kor szerinti trendet jelez: a legfiatalabb csillagok viszonylag rendezett mozgást végeznek az M31 centruma körül, az idősebbeké azonban sokkal rendezetlenebbnek tűnik. Az előbbi populáció tagjai közel azonos sebességgel mozognak, míg az utóbbi sebességdiszperziója sokkal nagyobb, ami arra utal, hogy az öreg csillagok térbeli eloszlása is sokkal lazább. Dorman magyarázata szerint ha a galaxist az éléről látnánk, akkor a fiatal populáció a fősíkhoz nagyon közel helyezkedne el, míg a másik egy jóval vastagabb rétegben.

Az Androméda-köd korongjának zsúfolt csillagmezejéről készült Hubble-felvétel jól mutatja, hogy a különböző korú csillagok hogyan különböztethetők meg egymástól a hőmérséklet, illetve az annak megfelelő szín alapján.
[Ben Williams, PHAT collaboration]

A kutatók a galaxiskorong kialakulásának és fejlődésének két lehetséges forgatókönyvét vázolták fel az észlelési eredményeik magyarázatára. Az egyik szerint csillagok rendezett korongját zavarta meg szép lassan a kis kísérőgalaxisokkal történő összeolvadás. Korábbi vizsgálatok már találtak erre utaló jeleket az Androméda-köd kiterjedt halójában csillagokból álló árapály-áramok formájában, amelyek a bekebelezett galaxisok maradványainak tűnnek. A kis galaxisokból származó csillagok a korongba integrálódhatnak, de Dorman szerint ez a folyamat egyedül nem tudja megmagyarázni a sebességdiszperzió növekedését a korral. Az alternatíva egy olyan diszkkel számol, amely egy eredetileg vastag, csomós gázkorongból alakult ki. Az idős csillagok eszerint még a diszk "puffadt" állapotában jöttek létre, mozgásuk így őrzi annak rendezetlen voltát. Az idő múlásával azonban a gázkorong vékonyodott, a konfiguráció és a benne zajló mozgások rendezettebbek lettek, így a fiatalabb csillagok már ezt örökölték. Dorman véleménye, hogy ezen mechanizmusok kombinációja viszont már számot tud adni az észlelési eredményeikről, az elképzelésük teljes egészében azonban csak részletes számítógépes szimulációkkal igazolható.

A Tejútrendszerrel való összehasonlítás azt mutatja, hogy az Androméda-köd csillagászati közelmúltjának történetét sokkal hevesebb összeolvadási (akkréciós) folyamatok jellemezték, mint saját csillagvárosunkét, ugyanis az M31 legrendezettebb populációjának rendezettségi foka sem közelíti meg a Tejútrendszerben tapasztalhatót.

Az univerzum szerkezetének kialakulására vonatkozó, jelenleg leginkább elfogadott modell, az ún. LCDM (Lambda Cold Dark Matter) szerint az Androméda-ködhöz és a Tejútrendszerhez hasonló nagy galaxisok kisebbek elnyelésével növekedtek. A kozmológusok azt mondják, hogy statisztikailag az M31 és a Galaxis diszkjeinek méretével rendelkező galaxiskorongok 70 százalékának legalább egy nagyobb kísérővel kölcsönhatásba kellett lépnie az elmúlt 10 ezer év során. A Tejútrendszer túl rendezett ahhoz, hogy esetében ez történhetett volna, az Androméda-köd korongja azonban sokkal jobban illeszkedik az előrejelzéshez. Guhathakurta szerint ebben az értelemben az M31 korongja a normális és a Tejútrendszer lehet a kivétel a maga jóval eseménytelenebb akkréciós történetével.

Az eredményeket részletező előadás az American Astronomical Society 225. közgyűlésén hangzott el Seattle-ben.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.01.08.