Régóta ismert tény, hogy a szomszédos Androméda-galaxis felénk tart, és habár nem kapkodja el a dolgot, de végül ütközni is fog Galaxisunkkal, a Tejútrendszerrel. A látványos eseményre ugyan nem mostanság fog sor kerülni, ám így is érdekes, hogyan zajlik le egy ilyen galaktikus összeolvadás. Egy frissen publikált kutatás során a szakembereknek lehetősége nyílt a Tejútrendszer környezetének múltját és jövőjét is szimulálni – ez alapján pedig úgy tűnik, az Androméda “kissé” késlekedik.
Az Androméda-galaxis teljes pompájában.
Az egész Univerzum tágul, ennek következményeként pedig elvileg minden galaxis folyamatosan egyre messzebre kerül a többitől. Gyakorlatilag azonban kis távolságokon (kozmológiai értelembe véve, vagyis néhány tízmillió fényéven belül) a gravitáció vonzó hatása felülkerekedhet a sötét energia (vagy bármi más) által hajtotta táguláson. Ennek eredményeként a csillagvárosok gravitációsan kötött csoportosulásokba tömörülnek, mint pl. a Tejútrendszer és az Androméda-galaxis által dominált Lokális Csoport. A két masszív spirálgalaxis annak rendje és módja szerint vonzzák egymást, ami jelenleg gyors közeledésben nyilvánul meg. Megállapítani azonban azt, hogy pontosan mennyire is gyors ez a folyamat, nem is olyan egyszerű.
A Lokális csoport galaxisainak elhelyezkedése. A három spirálgalaxis (Tejútrendszer, Andromeda és a Triangulum) hatása dominálja a csoport fejlődését.
A csillagászok tipikusan az ún. Doppler-eltolódások révén mérik az asztrofizikai objektumok sebességét. Ez az a fizikai jelenség, amelyet a hétköznapi életben is észlelhetünk és a középiskolai fizika órákon általában a szirénázó mentőautó hangjának változásával szemléltetnek. Lényege, hogy a mozgó hullámforrások (vagy hozzá képest relatíve mozgó megfigyelő) által kibocsájtott, adott λ hullámhosszot mi, vagyis a megfigyelők λ1 hullámhossznak érzékeljük. A változás mértéke a relatív sebességtől függ: ha a forrás távolodik, az érzékelt hullámhossz megnyúlik; amennyiben pedig közeledik, lerövidül. Ezt a fajta változást legkönnyebben a színképekben fellelhető, az egyes kémiai elemekre jellemző spektrumvonalak eltolódásával lehet kimérni. Egy példa az alábbi ábrán: a közeli Arcturus csillag a hasonló felszíni hőmérséklete miatt ugyanazokat a spektrumvonalakat (gödröket) mutatja, mint a Napunk – csak nem ugyanott. A színképmérésből kimutatható, hogy az ábra közepén látható spektrumvonal, pontosabban annak minimuma (értsd, közepe) éppen λ1=884 nm-es hullámhossznál található. Ugyanakkor a Nap ezt a vonalat λ=883.8 nm-nél mutatja. A különbség az Arcturus tőlünk való távolodásából ered; ez alapján a csillag kb. 65 km/s-mal “szalad elfelé”.
A Nap (zöld) és az Arcturus csillag (piros) közeli infravörös színképének (avagy spektrumának) részlete. Utóbbi színképvonalai következetesen eltolódtak az Arcturus távolodása miatt.
Ezt az analízist természetesen nagy számú csillagra is el lehet végezni; néhány éve pedig a csillagászatnak már megvan ehhez a megfelelő eszköze is. A Gaia űrtávcső az elmúlt évek folyamán több, mint egy milliárd csillag pozícióját és sebességét határozta meg, javarészt természetesen a saját Galaxisunkból. Egyedileg vizsgálható csillagokból azonban a szomszédos galaxisokban is akad jó néhány. Egy galaxist alkotó csillagok sebességprofiljából pedig rögvest két következtetés is levonható. Egyfelől, az egyik oldalon közeledő, a másik oldalon pedig távolódó csillagok alapján tanulmányozható a galaxisok rotációja, amely egyébként csak százmillió éves időskálán lenne megfigyelhető – nagyjából ennyi idő kell ugyanis hogy egy csillag körbeérjen egy spirálgalaxisban. Másrészt a közeli csillagvárosok esetében az átlagos mozgásból az is kiszámítható, hogy merre is tart az adott galaxis.
Egy galaxis felénk forduló felén a csillagok színképei kékeltolódottak, az elfelé forduló részén pedig vöröseltolódottak. (Forrás: Addison Wesley)
Éppen ezt tették a közelmúltban az amerikai Space Telescope Science Institute csillagászai. A Gaia űrtávcső adatbázisa alapján 1084, illetve 1518 csillag sebességét vizsgálták az Androméda- és a Triangulum-galaxisokban és állapították meg a galaxisok mozgásánák irányát és nagyságát. Az eredmények alapán a kutatócsoport vissza tudta következtetni a galaxisok múltbéli mozgását és elhelyezkedésüket. Eszerint pedig a Lokális csoport történetében ez az első “alkalom”, hogy a három óriásgalaxisa (a fent említett kettő a Tejútrendszerrel kiegészülve) közeledik egymáshoz. Mindez fontos kapaszkodót jelent a Lokális csoport múltjának meghatározásában: galaxiscsoportunk fiatalabb, mint azt korábban gondoltuk és a múltban jóval kevesebb kölcsönhatásra kerülhetett sor az óriás és törpe galaxisok között.
Az Androméda-galaxisból vizsgált 1084 csillag (kékkel) és a közepes mozgásuk iránya (nyilak). (Forrás: ESA / Gaia; NASA / Galex; R. van der Marel / M. Fardal / J. Sahlmann (STScI))
A jelenlegi pozíció- és sebesség-adatok alapján számolt szimulációt azonban nem csak a múltra, hanem a távoli jövőre is ki lehet terjeszteni. A számítások itt is meglepő eredménnyel zárultak: a felénk közeledő Androméda a korábban becsült 2,5 milliárd év helyett csak jóval később, kb. 4,5 milliárd év múlva fog ütközni velünk, vagyis a Tejútrendszerrel. Mivel gravitációsan kötött csillagvárosokról van szó, az “ütközést” nem a szó klasszikus értelmében, két merev test karamboljaként kell elképzelni. Sokkal inkább fog hasonlítani az esemény a két galaxis násztáncára, melynek során a csillagpopulációk összekeverednek és végül egyetlen hatalmas elliptikus galaxist hoznak létre.
A három vizsgált galaxis jelenlegi (kör), 2,5 milliárd, valamint 4,5 milliárd évvel későbbi pozíciói. (Forrás: E. Patel / G. Besla (Univ. of Arizona) / R. van der Marel (STScI); ESA)
Mindez nagyjából egybe fog esni azzal a néhány százmillió évvel, amikor a Napunk előbb vörös óriássá, majd fehér törpévé válik – a Föld ekkora már a rajta élő civilizációtól munkásságától függetlenül lakhatatlanná válik. Igazán kár, mert egy galaxis-összeolvadás roppant látványos tud lenni, ha a megfigyelő részese is az eseményeknek. Képzeljük csak el a közeledő Androméda óriási korongját az éjszakai égen… vagy tekintsük meg az alábbi összeállítást, amelyen a NASA csillagászai valós felvételek segítségével vizualizálják az összeolvadás több milliárd éves folyamatát.
A Tejút sávja és a közeledő Androméda-galaxis napjainktól (bal felső kép), a 4,5 milliárd év múlva kezdődő ütközésen át (második sor, jobb oldali kép) egészen a 7 milliárd év múlva bekövetkező végkifejletig (jobb alsó sarok). (Forrás: NASA; ESA; Z. Levay és R. van der Marel, STScI; T. Hallas, és A. Mellinger)
Ha tetszett a bejegyzés, látogass el a Csillagvizsgáló Facebook oldalára is, ahol napi rendszerességgel találhatsz csillagászati és űrkutatási híreket, látványos felvételeket és egyéb aktualitásokat – tudományról és science fiction-ről egyaránt.