A mai képen csodálatos, és tudományosan is nagyon érdekes halvány halorészletek láthatók a Messier 89 extragalaxis körül.
A Messier 89 (M89, NGC 4552) elliptikus galaxist 1781. március 18-án fedezte fel Charles Messier. A Virgo-galaxishalmaz tagja. A Szűz (Virgo) csillagképben látszik, és míg a legtöbb elliptikus galaxis kisebb vagy nagyobb mértékben elnyúlt, addig az M89-et jobb lenne gömbgalaxisnak hívni, mert szinte tökéletesen gömb alakú. Némely csillagász felvetette azt a lehetőséget, hogy esetleg csak azért látjuk tökéletes kör alakúnak az égi vetületét, mert pont a nagytengelye felől nézünk rá: az ilyen orientáció valószínűsége elég kicsi, úgyhogy ha erről van szó, akkor is igen szerencsések vagyunk.
A fényes galaxismagot halvány halo veszi körbe (HST-felvétel), de hosszú expozíciós idejű felvételeken kagylószerű héjakat formázó, kis sűrűségű csillaghéjak is előkerülnek. (Ez arra utal, hogy az M89 több galaxis egyesüléséből jöhetett létre.)
A Chandra műhold két gyűrűszerű röntgensugárzó alakzatot is látott az M89 magja körül, ami arra utal, hogy 1-2 millió éve a magbeli fekete lyuk kitörésen esett át.
A kép készítője M. Hanson (USA), 25 éve amatőrcsillagász. Akvárium-készítő cége van. A fentebb bemutatott M89 képét 17 hüvelykes (43,1 cm-es) nyílású távcsővel vette fel, SBIG 16803 CCD-kamerával Új-Mexikóból, RGB szűrőkkel, összesen színenként 1000 perc (kb. 17 óra) expozíciós idővel. Érdemes a képen a galaxis belső részét körbevevő nagyon alacsony felületi fényességű, kisszámú csillag lepelszerű fátylat keltő fényeit tanulmányozni. Mindkét képen látszik egy nagyobb, távoli, élét mutató spirálgalaxis is.
Hansonnak nincsen semmilyen csillagász végzettsége, mégis, Dr. D. Martínez-Delgadó hivatásos csillagász csoportjának dolgozik be, utóbbi a német Max-Planck-Institut für Astronomie kutatója. Nagyon mélyre hatoló, hosszú expozíciós idejű képeket vesznek fel közösen, amiken kisebb törpegalaxisok nagyobb galaxisok általi elnyelését tanulmányozzák. Az amatőr-profi együttműködés szép példája ez.
Egy 2006-os tanulmány szerint az M89 magja körüli 25 ívperces látszó területen mintegy 1300-2700 gömbhalmaz lehetséges. Ez felülmúlja az M87 körül ismert mintegy 1000 gömbhalmazt is. Összehasonlításul: a Tejútrendszerben kb. 200 gömbhalmazt ismerünk.

2017. június 2.

https://apod.nasa.gov/apod/ap170602.html
http://www.vcse.hu
Korábban csak kettőscsillagrendszerekben ismertünk fekete lyukakat: a kísérőcsillag mozgásából lehetett látni, hogy egy nagytömegű, ámde láthatatlan objektum körül kering. Az ilyen csak fekete lyuk lehet (a neutroncsillagok felső tömeghatára 3,2 naptömeg körül van, a gyanított fekete lyukaké ennél több volt). Ezeket főként röntgensugárzó-kettősökben fedezték fel, a röntgensugárzás forrása a normál csillag kísérőről a fekete lyukra átáramló anyag, ami a fekete lyuk körüli anyagbefogási korongban (akkréciós diszkben) felhevül. Ezek a fekete lyukak kb. 4-17 naptömegűek. Jópár ismert belőlük. A mellékelt ábrán a függőleges tengelyen a fekete lyuk tömege van feltüntetve, ezek a fekete lyukak az ábra bal oldalán foglalnak helyet.
Más fekete lyukakat a galaxisok középpontjában fedeztek fel, a köröttük lévő csillagok gyors mozgásából. A gyors mozgás elárulja a vonzócentrum tömegét, de azt nem látjuk. Csak fekete lyuk lehet. A Tejútrendszer közepén pl. 3 milliárd naptömegű fekete lyuk van.
Egy újabb keletű lehetőség fekete lyukak felfedezésére, ha két fekete lyuk ütközik és az ütközés következtében gravitációs hullámok keletkeznek. A gravitációs hullámok megváltoztatják a téridő tulajdonságait: ilyen ütközéseket követően csillapodó, kváziperiódikus hullámok jelennek meg, amelyek két közeli tárgy távolságát oda-vissza változtatják pár percig-óráig. Pl. ha egy lézersugarat küldünk egy több km-re lévő tükörre és mérjük a visszaérkezése idejét, akkor ezek a távolságváltozások megfoghatók. Ilyet csinál pl. a LIGO gravitációs hullámdetektor az USA-ban. Az általa észlelt némely fekete lyuk-egyesülést az ábra jobb oldali része mutatja be: milyen tömegű fekete lyukak egyesültek egy adott tömegűvé. A GW a gravitational wave (gravitációs hullám) jele, az utána következő számok pedig az esemény időpontját kódolják 2000 után: év utolsó két jegye, hónap, nap. Eddig három ilyet észlelt a LIGO. Az LVT-esemény a “LIGO-Virgo trigger” rövidítése. Ez az esemény szintén lehetett fekete lyukak egyesülése, de ebben az esetben a jel értelmezésében nem biztosak az asztrofizikusok, ezért amíg nem jutnak dűlőre vele, csak “gravitációs hullámforrás-jelöltként” kezelik, nem biztos eseményként.
Ilyen detektálási módszer csak 2016 óta működik, teljesen új elveken működő észlelési ágról van szó tehát, mintha távcsövekkel vizsgálnánk csak az eget – de nem a fény tulajdonsághait vagy irányát mérjük, hanem a téridő hllámzásait.
Az ilyen feketelyuk-egyesülések kettős feketelyuk-rendszerekben jönnek létre. Vannak 50-60 vagy még több naptömegű csillagokból álló kettőscsillagok. Ha egy kettőscsillagrendszerben két nagytömegű normál csillag van, akkor a nagyobb tömegű II-es típusú szupernóvarobbanásban nány naptömegű fekete lyukká válhat,. Ha kísérőjétől anyagot nyel el, akkor meg is hízhat 20-30 naptömegűvé. A probléma ott van, hogy a kísérőcsillag maradéka elegendő-e fekete lyuk létrehozására? ha igen, az meghízhat-e ekkorára? Lehet, hogy a fekete lyuk-egyesülésekben résztvevő fekete lyukak tömegét becsüljük túl – nem lenne meglepő, ha egy éppen kezdődő tudományág első éveiben még nem lennének elég pontosak a becslések.
Természetesen az is lehet, hogy a kettős fekete lyukak nem az utóbbi időkben született nagytömegű kettősökből alakultak ki, hanem ősi, III. populációs, akár 1000 naptömegű csillagokból. Manapság ekkora csillagok már nem keletkeznek, csak legfeljebb 120-160 naptömegűek. Ennek oka, hogy az Univerzum már feldúsult fémekben, az újabban keletkezett csillagok ezért gazdagabbak fémekben: köpenyükben több elektront tartalmazó atomok is vannak, amelyek több fényt elnyelnek, ezért a csillag energiafelszabadulásából származó fénynyomás csak kisebb tömegű csillagköpennyel tud egyensúlyt tartani.

A Nap Csillagászati Képe (APOD) május 26-án az NGC 6744 jelű extragalaxis volt. Kb. 30 millió fényévre van tőlünk. 175 ezer fényéves átmérőjével majdnem kétszer akkora a mérete, mint a mi Tejútrendszerünké. Eddig egy szupernóvát figyeltek meg benne, aminek fénye 2005-ben ért el minket.

VCSE - Mai kép - NGC 6744 - Csizmadia Szilárd
VCSE – Mai kép – NGC 6744 – Csizmadia Szilárd

Messze a déli égbolton látszik, a Pavo csillagképben. A kép kb. telehold méretű területet ábrázol (D. Verschatse képe). A képen balra lefelé, de közel a galaxis egyik spirálkarjához, egy, a mi Nagy Magellán Felhőnkre megdöbbentően nagyon hasonlító kísérőgalaxist is lehet látni.

A 9,1 mg-s összfényességű galaxis kis távcsövekkel is megfigyelhető, ha valaki megfelelően déli szélességre utazik – deklinációja ugyanis -63 fok. Ez azt jelenti, hogy kb. 27 fokos északi szélességtől (ez kb., de nem pontosan a Kanári-szigetek szélessége) látszik, de onnét még csak a horizont közelében. Az Egyenlítő tájáról emelkedik csak 30 fok közelébe, és ha valaki a zenitben akarja látni, a déli sarkkör környékére kell utaznia.

A kép 14,5 hüvelykes (36,8 cm-es) Ritchey-Chrétien-távcsőre szerelt, -20 °C-ra hűtött SBIG STL-11000 CCD-kamerával készült. 450 perc fehér fénybeli, 180:180:180 perc RGB-beli expozíciók összeadásával érte el készítője a végeredményt. A képet Chiléből, 8/10-es átlátszóság és 6/10-es nyugodtság mellett készítette (a VCSE gyakorlatában az átlátszóságot 5-ös szubjektív skálán becsüljük) 2006. júl. 20-30-a és aug. 20-23-a között. A képmező pontos mérete 25×37 ívperc (a telehold átmérője kb. 30′).

Izgalmas kérdés, hogy a fizikai állandók mennyire állandók. (A Hubble-állandó csillagászati állandó, és tudjuk róla, hogy időben változik – de most a fizikai állandókról van szó.) A múlt században volt olyan kozmológiai elmélet, ami az Univerzum akkor ismert tulajdonságait azzal próbálkozott megmagyarázni, hogy a gravitációs állandó időben csökken. Noha ez az Univerzum tágulását okozhatná, de akkor a bolygópályák sem lennének stabilak, és a Naprendszerünk már rég összeomlott volna, pedig itt van még. A csillagokat is a gravitációjuk tartja egyben, a belsejükben felszabaduló magenergia (fúziós energia) tart egyensúlyt a gravitációval: ha a gravitációs állandó időben csökkenne, akkor a csillagokat a saját fúziós energiájukból származó fénynyomás repítené szét. Ez is ellentétben áll a megfigyelésekkel: a csillagokat ma is látjuk. A gravitációs állandó így időben nem változhat (vagy észrevehetetlenül kicsit, aminek nincsenek kozmológiai következményei) – de mi a helyzet a többi állandóval?

Az asztrofizikusok e kérdés megválaszolására az ún. finomszerkezeti állandót szeretik használni. A finomszerkezeti állandó cgs-egységrendszerben az elektron töltésének négyzete osztva a fénysebességgel és a Planck-állandó 2 pi-ed részével. SI-ben kifejezve még 4 pi-vel és a vákuum elektromos permittivitásával is el kell osztanunk. Vagyis SI-ben:

ahol alfával jelöltük a finomszerkezeti állandót, e az elektron töltése, h a Planck-állandó, c a fénysebesség négyzete és epszilon0 a vákuum dielektromos állandója (permittivitása).

Mindenesetre ezek mindegyike természeti állandó, és ha ezt a kombinációt megmérjük, akkor vagy egyik említett fizikai állandó sem változik az időben, vagy kettő vagy több szinkronban változik (pl. a Planck-állandó csökkenését a fénysebesség növekedése kompenzálná és további hasonló kombinációkat lehetne felírni). Mindenesetre elég valószínűtlen lenne ilyen szinkron változás.

A finomszerkezeti állandó azért jobb, mintha az egyes benne szereplő állandókat külön-külön mérnénk meg, mert ez a kombináció sok milliárd fényév tér-, és ennek megfelelő időtávolságból is mérhető, míg pl. a Planck-állandót nem tudjuk megmérni több milliárd évvel ezelőtt, csak most és a jövőben.

A finomszerkezeti állandót 1916-ban írta fel először A. Sommerfeld, amikor a hidrogén színképének finomszerkezetét tanulmányozta: a hidrogén főbb színképvonalai jobb felbontású színképelemző készülékben ugyanis több vékonyabb, egymáshoz közeli vonallá esnek szét. Sommerfeld ezeket azzal magyarázta – sikeresen -, hogy az elektron a proton körül a hidrogénben nemcsak körpályán, hanem ellipszispályán is keringhet, és a sok-sok hidrogénatomban különböző excentricitású ellipszispályák fordulnak elő, amelyek mindegyike csak egy vonalért felelős, együtt azonban kiadják a sok finom vonalat. A vonalak közötti hullámhossz-különbség éppen a finomszerkezeti állandóval arányos.

Érdekességképpen említjük, hogy igen sok helyen előfordul még: pl. Sommerfeld eredeti értelmezésében az elektronnak a hidrogénben a legkisebb sugarú körpályán meglévő sebessége szorozva a finomszerkezeti állandóval a fénysebességet adja. (A finomszerkezeti állandó dimenziótlan, és értéke 137,035999139(31), a zárójelben álló számok az utolsó két számjegy bizonytalanságát jelzik, a megelőző számjegyek biztosak.) A kvantumelektrodinamikában pedig az elektronok és a fotonok közötti erőhatásban fordul elő. A Bohr-sugár (a hidrogénbeli elektron legkisebb lehetséges pályasugara) szorozva a finomszerkezeti állandó két pi-szeresével megadja az elektron Compton-hullámhosszát. Az elektrogyenge elméletben is fontos tényezőként fordul elő az egyenletekben.

Éppen a színképvonalak előállásában játszott szerepe miatt távoli objektumok színképéből ki lehet számolni értékét.

Mivel az elektronok és a fotonok egymáson való ütközésében (pontosabban szóródásában) is szerepet kap, a Planck-műholddal megvizsgálták, hogy a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, z=1100-as vöröseltolódásnál mennyi volt az elektron tömege és a finomszerkezeti állandó értéke: akkor, amikor az Univerzum kora még csak kb. 379 ezer év volt (maga a kozmikus háttér kialakulása kb. 115 ezer évig tartott, ennek a háttérsugárzásnak az utolsó fotonjai 487 ezer éves korban keletkeztek; 379 ezer év körül e sugárzás keltésének a maximuma volt).

A kozmikus háttérsugárzásnak a Planck ESA-műhold által gyűjtött tulajdonságainak elemzésével azt találták angliai csillagászok, hogy a finomszerkezeti állandó és az elektron tömege az azóta eltelt kb. 13,7 milliárd évben nem változott, hibahatáron belül megegyezik a mai értékkel. Még pontosabban: a finomszerkezeti állandó legfeljebb 0,22%-kal (0,33%-os hibahatárral), az elektron tömege legfeljebb 0,26%-kal (0,94%-os hibahatárral) térhetett el a mai értéktől. Még szebb eredményük, hogy még azt is meg tudják mondani ezekből a mérésekből, hogy ha volt is változás, az legfeljebb minden egyes egységnyi z-változásra legfeljebb 0,05% lehetett egy hatványfüggvény szerint, de hibahatáron belül ez is nulla.

Végkövetkeztetés: a fizikai állandók igen erősen állandók voltak az utóbbi mintegy 13,7 milliárd évben, a kozmikus háttérsugárzás kialakulása óta. Ez mérési eredmény, ami sokkal szigorúbb, mint bármi elmélet. Korábbra időben nem tudunk visszatekinteni (csak gravitációs hullámokkal, de azok nem állnak kapcsolatban a finomszerkezeti állandóval, így annak mérésére sem használhatók fel).

Forrás: https://arxiv.org/abs/1705.03925

Mai kép - A Rák-köd - Csizmadia Szilárd - VCSE
Mai kép – A Rák-köd – Csizmadia Szilárd – APOD

A Bika csillagképben látható Rák-köd fényessége és közelsége okán az egyik – vagy a – legjobban tanulmányozott szupernóvamaradvány. Arab, kínai, japán és – bizonytalanul értelmezett szövegek szerint – európai csillagászok figyelték meg 1054. július 4-én és az azt követő napokon először, a hajnali égen a szupernóvát. Lehetséges, hogy pueblo-indiánok is hagytak ránk emléket a szupernóva-megfigyelésükről, csak néha nehéz értelmezni az általuk hagyott piktogramokat. Az SN 1054 jelű szupernóva szabad szemmel két évig volt látható az égen. A felrobbant csillag maradványa a táguló M1 vagy becenevén a Rák-köd, de ezt az objektumot csak távcsővel lehet látni, ezért a 18. századig nem ismerték. Ch. Messier fedezte fel a maradványt 1758-ban, jele M1 lett katalógusában.

1921-ben először C. O. Lampland vélt felfedezni a Rák-ködben változásokat. Ugyanabban az évben J. C. Duncan megerősítette ezt a felfedezést, különböző években készített fotók összehasonlításával. Ugyancsak 1921-ben állította össze K. Lundmark a régi kínai krónikák alapján a “vendégcsillagok” (galaktikus nóvák és szupernóvák ősi kínai neve) listáját, időpontjukat, égi helyzetüket, és ezzel összevetve sikerült azonosítani a köd és az 1054-es szupernóva kapcsolatát (Bár Biot-ék már 1843-ban említették az 1054-es nóva régi megfigyeléseit, de Lundmark listája teljesebb).

1928-ban Hubble vizsgálta a ködöt, megállapítva mérete növekedését és annak ütemét. Amikor a ködbeli mozgásokból visszaszámolták, hogy a köd mikor kezdett el tágulni, visszakapták az 1054-es robbanási időpontot.

A 12 fényév legnagyobb méretű Rák-köd kb. 6500 fényévre van tőlünk.

1957 után lassan lehetőség nyílt űrtávcsöveket küldeni az űrbe, így a földfelszínről nem látható hullámhosszakon is lefényképezni a ködöt. A mellékelten bemutatott kép a Rák-köd 21. századbeli képe. Négy űrtávcső: a Chandra röntgenben (rózsaszín), az XMM-Newton ultraibolyában (kék), a Hubble Űrtávcső láthatóban (az összes látható színárnyalatot egy színnel, zölddel jelenítették meg), a Spitzer infravörösben (sárga) fotózta le a ködöt. A földfelszínről pedig a VLA rádiótávcső-rendszer rádióhullámhosszakon vette fel a képét (ez vörössel van jelölve a képen). A kép közepén lévő fényes kerek valami a tengelye körül másodpercenként 30-szor megforduló Rák-ködbeli pulzár, egy neutroncsillag, aminek a képe és a hozzá kapcsolódó spirálszerű áramlatok a túlexponált röntgenképen tűnnek elő, ezért a rózsaszín ott átment fehéres telítettségbe. (A neutroncsillag sokkal kisebb, mint ami a képen látszik: optikai effektus, a kép túlexponálása okozza kiterjedt voltát.)

Ilyen képet az űrtávcsöveket megelőző korban és a modern rádiócsillagászati eszközök nélkül nem lehetett volna készíteni, mert a Föld légköre elnyeli, nem engedi át az égitestek infravörös, röntgen- és ultraibolya sugárzását.

Az itt bemutatott kép a nap Csillagászati Képe (Astronomy Picture of the day, APOD) volt a NASA-nál 2017. május 11-én: https://apod.nasa.gov/apod/ap170511.html.