A Tejútrendszer egy gigantikus újrahasznosító üzem. A csillagszelek és a szupernóva-robbanások a galaktikus sík alá és fölé szórják ki az anyagot, de ahogy a víz egy szökőkútban, ezek a ritkás felhők a korong gravitációjának engedve aztán visszazuhannak a galaktikus síkba. Legvégül a gáz és por, amely a felhőket alkotja, új csillagokká áll össze, így teljesedik ki az újrahasznosítás folyamata.

A Tejútrendszer térképe, amelyet a Gaia-űrtávcső több mint 1,8 milliárd csillagról gyűjtött adataiból állítottak össze. (ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Acknowledgement: A. Moitinho)

Két japán csillagász szerint azonban a bezuhanó felhők nagy mennyiségű extragalaktikus anyagot is tartalmaznak, ami arra utal, hogy az újrahasznosító szökőkútba a galaxison kívülről származó nyersanyagok is bekerülnek. A folyamat pontos részletei még nem ismertek. Jay Lockman (NRAO) rádiócsillagász szerint „Az új eredmények érdekesek. Határozottan kiegészítik a Tejútrendszerről és környezetéről alkotott tudásunkat, de valószínűleg ez még nem a teljes kép.”

Illusztráció a Tejútrendszer galaktikus szökőkútjáról: a korongban felrobbanó szupernóvák forró gázt lövellnek a galaktikus sík alá és fölé. Ahogy a gáz a sík alatt és fölött szétterjed, sugárzást bocsát ki, lehűl, és felhőket alkot. A felhők ezután visszahullanak a korongra. (ESA)

Az 1960-as években rádiócsillagászok semleges hidrogénből álló felhőket fedeztek fel több ezer fényévre a galaktikus sík alatt és fölött, amelyek több tíz kilométeres másodpercenkénti sebességgel közeledtek, illetve távolodtak tőlünk. Ezeknek a felhőknek két típusát ismertük meg: a nagy sebességű felhők (high-velocity clouds, HVC) több mint 100 kilométeres másodpercenkénti sebességgel száguldanak, és többnyire távolabb vannak, mint a lassabb, úgynevezett közepes sebességű felhők (intermediate-velocity clouds, IVC), amelyek a galaktikus sík közelében találhatók.

A japán Nagoya Egyetem munkatársai, Takahiro Hayakawa és Yasuo Fukui a két felhőtípus összetételét tanulmányozták. Ehhez a németországi Effelsberg és az ausztráliai Parkes rádióteleszkópok adatait vetették össze az Európai Űrügynökség Planck-űrszondájának szubmilliméteres hullámhosszon rögzített adataival.

A 21 centiméteres hullámhosszú rádiócsillagászati adatokból kiderült a semleges hidrogéngáz mennyisége és sebessége a felhőkben. A Planck-űrszonda adatai ugyanakkor azt mutatták, hogy a felhőkben nagy mennyiségű apró, szilárd porszemcse található – ez a nehéz elemek mennyiségének, vagyis a fémességnek a mutatója.

A nagy sebességű felhők alacsony fémessége a galaxison kívüli eredetre utal, ami egybevág a korábbi, kevésbé pontos technikával végzett vizsgálatokkal. A 20 éves „galaktikus szökőkút” elmélet szerint a közepes sebességű felhőket főként csillagszelekből és szupernóva-robbanásokból származó anyag alkotja. Ha ez így van, akkor bőven kéne tartalmazniuk olyan nehéz elemeket, amelyek a csillagok belsejében végbemenő magfúzió során keletkeznek.

Az új eredmények azonban azt mutatják, hogy a közepes sebességű felhőkben kevesebb por található, vagyis kevesebb nehéz elem, mint várták. A kutatók szerint helyette nagy mennyiségű érintetlen, extragalaktikus gázt tartalmaznak. Az eredményekről a brit Királyi Csillagászati Társaság havi kiadványában számoltak be.

A Tejútrendszerhez tartozó gáz fémességének eloszlása. Kék szín jelöli a viszonylag érintetlen gázt, vagyis amelyben nincsenek nehéz elemek. Piros színnel a fémekben gazdag gázt jelölték, amely korábbi csillagkeletkezési időszakokból származik. A kutatók által vizsgált közepes sebességű felhők a vártnál fémszegényebbek. (T. Hayakawa / Y. Fukui (Nagoya University))

Valójában elképzelhető, hogy a galaxison kívülről érkező gáz nagyobb mennyiségben van jelen, mint azt az új mérések mutatják: Hayakawa és Fukui szerint a viszonylag érintetlen felhők kölcsönhatásba léphetnek a Tejútrendszer halójában lévő nagyobb fémtartalmú gázokkal, és a „szennyezés” következtében lelassulhatnak.

Lockman hangsúlyozza, hogy az új tanulmány „semmi esetre sem tagadja a galaktikus szökőkútnak és termékeinek létét.” Egyes közepes sebességű felhők fémessége jelentős, és kémiai összetétele (például a hidroxilhoz hasonló molekulák jelenléte miatt) hasonló a galaxis korongjában található felhőkéhez. „Ezek a közepes sebességű felhők akár egy galaktikus szökőkút termékei is lehetnek.”

Továbbá az sem lehetetlen, hogy egyes közepes sebességű felhők valójában álcázott nagy sebességű felhők. „Egy égitest háromdimenziós mozgásának csupán egyetlen komponensét tudjuk mérni.” – mondja Lockman. „Lehetnek olyan „lassú nagy sebességű felhők”, amelyeknek pusztán a projekciós hatás miatt kicsi a radiális sebességük.”

Felfedezésük után nagyjából hatvan évvel a galaktikus korongot körülvevő nagy és közepes sebességű hidrogénfelhők továbbra is titkokat rejtegetnek. Remélhetőleg az olyan jövőbeni létesítmények, mint a Square Kilometre Array (SKA) rádiótávcső-rendszer, és a fejlesztés alatt álló következő generációs VLA (next generation Very Large Array, ngVLA) talán felfedik majd a Tejútrendszer ökológiájának, fenntarthatóságának és újrahasznosító kapacitásának részleteit.

Forrás: Sky & Telescope