A galaxisok csillagok milliárdjait rejtő anyagszigetek az Univerzum sötét ürességében. Saját galaxisunkat, a Tejútrendszert belső nézetből csodálhatjuk halvány derengésként a tiszta éjszakákon, az élesebb szeműek pedig a szomszédos Androméda-galaxist is kiszúrhatják. A többi galaxist, habár elképesztően hatalmasok és fényesek, irdatlan távolságuk miatt csak távcsöveken keresztül szemlélhetjük. És van is mit szemlélni!
Az NGC 1300 egy küllős spirálgalaxis, akárcsak a Tejútrendszer. (Forrás: NASA/ESA)
Nem könnyű szemléltetni az extragalaxisok (vagyis a sajátunkon kívüliek) világát, mert azon nyomban felfoghatatlan méretű számokba botlunk. A Tejútrendszer egy átlagos spirálgalaxis, méretét tekintve 100.000 fényév az átmérője (vagyis a fénynek 100.000 évig kell utazni, hogy keresztülhaladjon rajta); hogy ezt megpróbáljam kontextusba helyezni: a legtávolabbi bolygó a Naprendszerben 4,2 fényórára van a Naptól. A legközelebbi csillag pedig 4,2 fényévnyire. Tehát már a mi kis csillagszigetünk, a Tejút is óriási, ez nagyjából meg is magyarázza, hogyan férhet el benne nagyjából 150.000.000.000 (százöten-milliárd) csillag. A jött-ment törpéket leszámítva a következő galaxis, a bevezetőben is említett Androméda már 2,5 millió fényévnyire van (de amúgy jön közelebb). Kettejük szűkebb környezetét nevezik Lokális Csoportnak, amelybe kb. 40 kisebb-nagyobb galaxis tömörül 10 millió fényéven belül. Mindez pedig a Virgo Halmaz része, amely már több, mint 1300 galaxist tartalmaz – de még ez is csak a jéghegy (közelebbi) csúcsa.
Tejútrendszerünk szűkebb környezete, a Lokális csoport térképe. (Forrás: Wikipedia)
Miket látunk és tudunk megfigyelni ezekből csillagszigetekből? Nem sokat, már ha a részletekre vagyunk kíváncsiak. A közelebbiek, vagyis a Lokális Halmaz tagjai esetében még lehetséges egyedi csillagokat azonosítani bennük, sőt, a szuperfényes Cefeida típusú csillagokat már 60 millió fényévre is észleltek a Hubble űrtávcsővel. Ezen túl azonban csak szupernóva-robbanások vagy aktív galaxismagok jöhetnek számításba, mint egyedileg tanulmányozható objektumok. Egy galaxis egészének a vizsgálatával viszont így is egész sor izgalmas dolgot tudunk megállapítani: távolságát, sebességét, méretét, tömegét, korát, a benne zajló csillagkeletkezés aktivitását vagy éppen a központi fekete lyuk tömegét (már ha van neki).
Egyazon galaxis, különböző hullámhosszakon nézve: az ultraibolyától a látható tartományon át az infravörösig. (Forrás: ESO)
Felépítésüket tekintve alapvetően három csoportba soroljuk a galaxisokat. A spirálgalaxisok alapvetően lapos korongok, látványos jellemzőjük a spirálkarok (ki gondolta volna?). Ezek valójában a korong síkjában haladó sűrűséghullámok, amelyek összegyűjtik az útjukba kerülő gáz- és poranyagot, csillagkeletkezési területek létrejöttét eredményezve. A spirálkarokat a központi, kidudorodó rész (szaknyelven a bulge) fogja össze, amely lehet küllős vagy küllő nélküli, ennek centrumában pedig minden esetben egy-egy szupermasszív fekete lyuk ücsörög. Mivel méretüket és tömegüket tekintve viszonylag hasonlóak (egy nagyságrendbe esnek a Tejútrendszerrel), látszó változatosságuk elsősorban a korongra való rálátás szögétől függ.
Az Örvény-köd, tőle jobbra a bekebelezés alatt álló kísérője, az NGC 5195. Ilyen a rálátás egy spirálgalaxis síkjára… (Forrás: NASA/ESA)
…és ilyen az élére. A Sombrero-galaxis – találó név. (Forrás: NASA/Hubble Heritage Team)
Az elliptikus galaxisok gömb vagy forgási ellipszoid (tojáslabda, na) alakúak, a spirálkarosokkal ellentétben nem laposak, a csillagjaik mindenféle síkokban keringenek a centrum körül. Méretüket tekintve igen változatosak, a ~ 5 milliárd Nap-tömegű törpéktől (ilyeneket eszik a Tejútrendszer reggelire) egészen a ~5000 milliárd Nap-tömegű óriásokig (ilyesmivé lesz majd galaxisunk az Androméda-val történő összeolvadás után). Közös jellemzőjük viszont, hogy relatíve kevés csillagközi port és gázt tartalmaznak – ha pedig nincs intersztelláris anyag, nincs csillagkeletkezés sem, ezért tipikusan idősebb csillagok alkotják ezeket.
Kevésbé látványosak, de általában nagyobbak: két óriás elliptikus galaxis a három spirálgalaxis felett. (Forrás: NASA/ESA)
Ha pedig vannak szabályosak, akkor adja magát, hogy legyenek szabálytalan alakúak, avagy irreguláris galaxisok. Ők tipikusan a kisebbség, mind tömegüket, mind gyakoriságukat tekintve: mindössze 3%-át teszik ki az általunk ismert galaxispopulációnak. Ha viszont messzebbre és (a fény véges terjedési sebessége miatt) korábbra tekintünk, arányaiban jóval több irreguláris galaxist láthatunk. A látszólagos ellentmondást a galaxisok ütközése oldja fel, amikor is a kishalat bekebelezi a nagyobb hal. Ez a sors vár majd a Tejútrendszer közvetlen kísérőire, a szabad szemmel megfigyelhető Kis- és Nagy Magellán-felhőkre is.
A Föld déli féltekéről szabad szemmel is látszik a Kis és Nagy Magellán-felhő. (Forrás: ESO)
Az Antenna-galaxis(ok), tipikus példája az ütközéseknek. Néhány tízmillió éven belül elliptikus galaxissá olvadnak össze. (Forrás: NASA/ESA)
És hogy mennyi galaxis van az Univerzumban? Nehéz lenne megmondani. A nagyságrendi becslések nem is olyan rég még 100 milliárdról szóltak, de azóta a Hubble űrtávcső legutóbbi galaxisfelmérő projektje a vártnál tízszer többet talált a vizsgált régióban. Ráadásul a legelső, legősibb és így egyben a legtávolabbi galaxisokról pedig (néhány esetet leszámítva) csak elméleti okoskodásaink vannak, mivel ezek az Univerzum tágulása miatt csak az infravörösben figyelhetőek meg. Többek között erre lesz kiválóan alkalmas az infra tartományban érzékeny James Webb űrtávcső, amely jövőre fog startolni és sok tekintetben a Hubble utódjának szánják.
Egy sematikus összehasonlítás, hogy mennyire távoli galaxisok észlelhetőek. Alul az Univerzum kezdete óta eltelt idő. (Forrás: NASA)
Szóval sok galaxis van. Csak szemléltetésül, álljon itt a bejegyzés végén a Hubble egyik legnevezetesebb felvétele, az Ultra Deep Field. Az űrtávcső 2003 és 2004 során több alkalommal, összesen 11 napon keresztül exponált, vagyis gyűjtötte a fotonokat az űr egy kis (kb. 3 ívmásodperces), sötét, csillagmentes régiójáról. Az eredmény az alábbi felvétel. A képen minden egyes fényes vagy halvány folt és pont egy-egy galaxis. Nem csillag, galaxis.
A Hubble Ultra Deep Field, rajta tízezer galaxissal. (Forrás: NASA/Hubble Heritage Tean)