A spirál alakzat gyakori a természetben – a hurrikánok örvényétől kezdve az újszülött csillagokat körülvevő, szélforgó formájú protoplanetáris korongon át a Világegyetemben hatalmas számban előforduló spirálgalaxisokig. A csillagászok most megdöbbentő felfedezést tettek: fiatal csillagok haladnak spirálvonalban a Kis Magellán-felhőben található csillagbölcsőde központja felé. Úgy tűnik, hogy a hatalmas, különös alakú NGC 346 külső spirálkarjában található gázok és csillagok folyószerű mozgása táplálja a csillagkeletkezést. A kutatók szerint ráadásul igen hatékonyan.

A Kis Magellán-felhőben lévő NGC 346 jelű csillaghalmaz különös alakja régóta foglalkoztatja a csillagászokat. (Forrás: NASA, ESA, Andi James (STScI))

A Kis Magellán-felhő a Tejútrendszer egyik kísérőgalaxisa. Kémiai összetétele egyszerűbb, mint a Tejútrendszeré, így sokkal jobban hasonít a fiatal Világegyetem galaxisaira, amelyekben a nehéz elemek ritkábban fordultak elő. Ennek következtében kísérőnk csillagai forróbban kezdték életüket, és gyorsabban kifogytak a fűtőanyagból, mint saját galaxisunk csillagai.

Bár jól példázza a korai Világegyetem viszonyait, a tőlünk 200 ezer fényévre lévő Kis Magellán-felhő egyben az egyik legközelebbi galaktikus szomszédunk is. A Kis Magellán-felhőben zajló csillagkeletkezés vizsgálata választ adhat arra, mi váltotta ki a Világegyetemben a csillagkeletkezés robbanásszerű beindulását. Ez a „baby boom” az ősrobbanás után 2–3 milliárd évvel következett be. (Világegyetemünk ma 13,8 milliárd éves.)

A csupán 150 fényév átmérőjű, NGC 346 jelű halmaz 50 ezer naptömeggel büszkélkedhet. Furcsa alakja és nagy csillagkeletkezési üteme elgondolkodtatta a csillagászokat. Csak a NASA Hubble-űrtávcsövének és az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsövének (VLT) együttes ereje volt képes fényt deríteni a csillagbölcső titokzatos viselkedésére.

„A csillagok az Univerzumot formázó gépek. Csillagok nélkül nem lenne élet, mégsem értjük teljesen a kialakulásukat.” – mondja a kutatás vezetője, Elena Sabbi (STSI). „Számos modellel rendelkezünk, de vannak köztük ellentmondásosak is. Szeretnénk tudni, hogy mi szabályozza a csillagkeletkezés folyamatát, mert e törvények alapján érthetjük meg azt is, amit a korai Világegyetemben látunk.”

A kutatók két különböző módszerrel határozták meg az NGC 346 csillagainak mozgását. Sabbi és kutatócsoportja a Hubble-űrtávcső segítségével mérte meg a csillagok pozíciójának változásait 11 éves időskálán. Ebben a régióban a csillagok átlagosan kb. 3000 kilométert tesznek meg óránként, ami azt jelenti, hogy 11 év alatt nagyjából 300 millió kilométernyit mozdultak el. Ez kétszerese a Nap–Föld távolságnak.

Ez a csillaghalmaz viszonylag messze van tőlünk, egy szomszédos galaxisban. Emiatt a megfigyelt mozgás nagyon kicsi és nehezen mérhető. Az új, kivételesen pontos megfigyelések csak azért voltak lehetségesek, mert a Hubble kiváló felbontással és nagy érzékenységgel bír. Emellett az űrtávcső három évtizedes múltja jó alapot ad a csillagászoknak az apró égi mozgások nyomon követéséhez.

Egy másik kutatócsoport Peter Zeidler (AURA/STScI) vezetésével az ESO Very Large Telescope (VLT) MUSE műszerével radiálissebesség-méréseket végzett, amellyel megállapítható, hogy egy égitest közeledik a megfigyelőhöz, vagy távolodik tőle.

„Az a csodálatos, hogy két teljesen különböző módszerrel, más–más eszközökkel alapvetően ugyanarra a következtetésre jutottunk, egymástól függetlenül.” – mondta Zeidler. „A Hubble segítségével látjuk a csillagokat, de a MUSE műszerrel három dimenzióban detektálhatjuk a gáz mozgását is, ami megerősíti azt az elméletet, hogy minden spirálvonalban halad befelé.”

De miért spirál? „A spirálvonal remek, természetes módja annak, hogy kívülről tápláljuk a csillagkeletkezést egy halmaz központjában.” – magyarázza Zeidler. „Ez a leghatékonyabb módja annak, hogy a csillagok és a csillagképző gáz a középpont felé haladjon.”

A kutatásban felhasznált Hubble-adatok fele archív. Az első megfigyeléseket 11 évvel ezelőtt végezték, majd nemrég megismételték őket, hogy nyomon kövessék a csillagok helyzetének változását. Tekintettel a teleszkóp hosszú élettartamára, a Hubble archívuma már több mint 32 évnyi csillagászati adatot tartalmaz, amelyek példátlanul hosszú távú megfigyeléseket tesznek lehetővé.

„A Hubble archívuma egy aranybánya.” – mondta Sabbi. „A Hubble rengeteg érdekes csillagképző régiót figyelt meg az évek során. Mivel nagyon jól teljesít, ezeket a megfigyeléseket meg is ismételhetjük. Ez pedig nagy előrelépést jelent a csillagképződés folyamatának megértésében.”

A kutatók a The Astrophysical Journal című lapban ismertették kutatásuk eredményeit.

A NASA James Webb-űrtávcsöve el fogja tudni különíteni a halmaz kisebb tömegű csillagait is, így a kutatók teljesebb képet kaphatnak a régióról. Később a csillagászok meg is ismételhetik a vizsgálatokat, így meg tudják mérni a kis tömegű csillagok mozgását. Ezeket az adatokat összehasonlítva pedig teljes egészében megérthetjük a csillagbölcsőde dinamikáját.  

Forrás: NASA