A Tejútrendszer a mi galaxisunk, a csillagsziget, ahol a Napunkon kívül még sok milliárd csillag található az űr végtelen vákuumában… A költői bevezetés, amellyel csak nem minden Tejútrendszerrel foglalkozó ismeretterjesztő tartalom nyit, elkendőzi a választ egy nagyon is gyakori kérdésre: pontosan hány csillag is van a Tejútrendszerben? Vagy, ha kicsivel könnyebb kérdést szeretnénk megfogalmazni a csillagászok felé: mennyi anyag van benne? A válaszul adható számadatok még csillagászati léptékkel is igen nagy bizonytalansággal bírnak. A galaxisunkból elszökni igyekvő, ún. hipersebességű csillagok tanulmányozása azonban minden eddiginél pontosabb eredményeket tett lehetővé.
A Tejútrendszer felülnézetből. Művészi elképzelés – ilyen felvételt természetesen nem tudunk készíteni. (Forrás: NASA/JPL)
A szabad szemmel a fényszennyezésmentes éjszakai égbolton látható 2-3000 csillag (attól függ milyen az ember szeme) mind a Tejútrendszerben található, annak is a hozzánk közeli tartományában. A legtávolabbi, távcső nélkül is észlelhető csillagok sincsenek 1300-1500 fényévnél távolabb – ennek oka, hogy az érzékelt fényesség a megfigyelt objektum távolságával négyzetesen csökken. Ez előrevetíti azt, hogy még az óriás teleszkópok segítségével is a nagyjából 100.000 fényév átmérőjű galaxis csillagainak csak töredékét észlelhetjük. Ráadásul az sincs segítségünkre, hogy relatívan közel, effektíve a galaxisBAN vagyunk. A Tejútrendszer ugyanis egy spirálgalaxis, lapos korongjában rengeteg fényelnyelő por- és gázfelhő található. Magyarán: a saját galaxisunk nagyobb részét egyszerűen nem is látjuk.
Panorámakép a Tejútrendszerről. Mi mindent rejthetnek el a felhők? (Forrás: ESO)
Kis kitérő: ennek egyébként legékesebb példái a szupernóva robbanások – illetve azok hiánya a Tejútrendszeren belül. Más galaxisokban megfigyelt szupernóva-ráta alapján mifelénk is legalább 30-40 évente kellene látnunk egy felrobbanó csillagot a közelünkben. Mégis, az utolsót 1604-ben észlelték (ez volt a híres Kepler-féle vendég csillag). Teljességgel kizárható, hogy a Tejútrendszerben az utóbbi négyszáz évben ne történt volna szupernóva robbanás – egyszerűen csak pechünk van. A robbanások a galaxis számunkra láthatatlan régióiban történtek.
Pedig nem lenne semmi látvány egy felrobbanó csillag az éjszakai égen (művészi elképzelés). (Forrás: Tunc Tezel)
Tehát a Tejútrendszer világító anyagának jelentős részét sem látjuk; így már érthető a teljes össztömegét nem is annyira egyszerű megsaccolni. Ráadásul, ahogy más galaxisoknál, úgy itt is jelen van a rejtélyes sötét anyag. Nem látjuk (nem világít), nem tudjuk mi fán terem (ötleteink azért vannak), de gravitál, tehát tömege van. Nem is kicsi: a galaxisunk haloján (a gömbszerű térrész a galaxiskorong körül) belül a sötét anyag nagyjából ötször nagyobb mennyiségben van jelen, mint a világító (khm, nagyjából). A gravitáció viszont minden jel szerint a sötét anyag esetében is ugyanúgy működik, így a Tejútrendszer közvetlen közelében lévő objektumok dinamikájának vizsgálata segíthet a galaxis teljes gravitációs potenciálját megmutatni. Ilyenek pl. a haloban található gömbhalmazok (nagyságrendileg százezer ősi csillagból álló csoportosulások), a kísérő törpegalaxisok (pl. a Magellán-felhők) vagy utóbbiak széttépés alatt álló változatai (a Tejútrendszer maga kebelezi be ezeket). A különböző módszerekkel néhány ezer milliárdnyi naptömeg adódik a keresett össztömegre, jelentős szórással.
A Szélkerék-galaxis épp a szomszédját (jobb oldali folt) cincálja szét. A folyamat természetesen lassú, de a pillanatképből is következtetni lehet a galaxisok tömegére. (Forrás: Schlegel et al.)
Egy másik opció a Tejútrendszer síkjából kifelé tartó nagy, sőt, hipernagy sebességű csillagok (angolul hypervelocity stars, HVSs) vizsgálata. Ezeket valószínűsíthetően a galaxisunk centrumában lévő óriási fekete lyuk dobhatta ki parittyaként, több száz (a rekorder 1500) km/s-os sebességre gyorsítva őket a galaxiskoronghoz képest. A folyamatosan távolodó (a legtávolabbi megfigyelt HVS már 50.000 fényévre jár) csillagokat persze folyamatosan húzza vissza és lassítja a galaxis gravitációs potenciálja, ebből a hatásból pedig kikalkulálható a Tejútrendszer teljes tömege.
A galaxisból kirepülő hipersebességű csillagok mind a centrum környezetéből indulnak. (Forrás: ESA)
Egy friss tanulmány mind a huszonegy eddig megfigyelt HVS jelenlegi sebességvektorára és pozíciójára alapozva ad új korlátokat a Tejútrendszer tömegére – ez alapján galaxisunk mindenestül 1200 – 1900 milliárd naptömegű. Egyszerű fejszámolással következik, hogy a világító (csillagok, bolygók, por, gáz, „minden”) anyag tömege 240 és 380 milliárd naptömeg közé esik. A belátható Tejútrendszerből és a csillagmodellekből következtetve ez kb. 300.000.000.000 csillagot jelent (plusz-mínusz százmilliárd) kozmikus szomszédságunkban – és jelen ismeretünk szerint nagyobb részük körül kering bolygó is. Bolygók százmilliárdjai…