M108

m108-20140329-ttk

M108

2014-03-29 – Göd – 90 x 86 sec light és 15 x 86 sec dark

UMA-GPU APO Triplet 102/635, SkyWatcher HEQ-5 Pro mechanika SynScan vezérléssel

ASI 120MM monokróm kamera

Folytatva tavaszi túrámat az égbolton az M108-nál állítottam meg a távcsövemet, hogy felvételeket készítsek a Messier katalógus 40 galaxisának következő tagjáról, és még másról is, de erről majd kicsit később. Ez a galaxis eredetileg nem volt része a katalógusnak. Az első kiadás ugyanis mindössze az M1-től az M45-ig tartalmazta az objektumokat. A legvégső, Messier által kiadott lista, végül 103 objektumot sorolt fel. Későbbi korok csillagászainak köszönhető az, hogy ma 110 objektumot tartalmazó katalógusként ismerjük. Owen Jay Gingerich több csillagászattörténeti könyv szerzője, foglalkozott Charles Messier életével és munkásságával. Messier feljegyzéseiben talált két objektumot, melyeket Messier kollégája, Pierre Méchain fedezett fel. Ezek pedig nem szerepeltek Messier eredeti katalógusában, noha Méchain révén tudott róluk. Ez a két galaxis a NGC3556 és NGC3992 katalógus számon volt ismert az NGC-katalógusban. Gingerich kutatásainak köszönhetően, így az NGC3556 M108-ként, az NGC3992 M109-ként került be utólag a katalógusba.

A Nagy Medve csillagképben, a Marek (Béta UMa) nevű csillagtól alig másfél foknyira található a galaxis. Az említett csillagot nagyon könnyen beállíthatjuk távcsövünkben, hogy innen tovább evezzünk az M108 irányába. Maga a galaxis 10.1 magnitúdós, roppant halvány a Messier objektumok között. Ahhoz, hogy foltos részleteit vizuálisan feltárja az én 10 cm-es műszeremnél mindenképpen nagyobb távcsövet és az aznap esti égnél sokkal tisztább, átlátszóbb, és igazán sötét eget javaslok. Az én műszeremben csak egy halvány, hosszúkás foltként mutatkozott meg ezen az éjjelen. A galaxisnak nem volt éles pereme, és bár a közepe felé folyamatosan fényesedett, nem volt egy egyértelmű csúcspont, nem látszott magszerű képződmény. Kisebb nagyítással, és megfelelő látómezővel nagyszerű párost alkot a Bagoly-köddel (M97), ugyanis távolságuk 48 ívperc. Csak az okuláron keresztül szemlélhettem a látványt, ugyanis kamerámmal a látómező durván 30 ívperc, így nem kerülhettek egy felvételre. (Később, egy másik kamerával sikerült valóra váltani ezt a vágyamat, és elkészítettem az M108 és az M97 közös fotóját.)

A kamerával természetesen nem versenyezhet az emberi szem. A fotón már szépen megmutatkozik a galaxis síkja mentén végigvonuló, kusza porsávok szerkezete, és a fényes csillagkeletkezési régiók világító felhői. A fények és árnyékok e játéka a galaxisban, foltokként láthatóak egy nagyobb távcsőben jó égen, ha nem is ilyen élesen.

Az M108 tőlünk való távolsága 45 millió fényév. Az Ursa Major Csoportnak egyik legfényesebb és legnagyobb tagja. A Tejútrendszert is tartalmazó Lokális Csoportnál néhányszor nagyobb ez a galaxis csoportosulás, és ahhoz hasonlóan gravitációsan, a nemrég felfedezett Laniakea szuperhalmazhoz kötődik. (A Laniakea szuperhalmazról részletesebben is írtam az NGC891 galaxisról szóló leírásomban.)

Lokalis_Csoport_koruli_halmazok

A szomszédságunkban elhelyezkedő galaxishalmazok, galaxis csoportosulások térbeli helyzete.

Ha már az Ursa Major halmazt a mi Lokális Csoportunkhoz hasonlítottuk, akkor hasonlítsuk össze az M108-at és a Tejútrendszert. Keressünk hasonlóságokat, és különbségeket.

Vajon egy súlycsoportba tartoznak? A rendelkezésünkre álló kutatási eredmények szerint a két galaxis mérete nagyjából azonos. Kettő 100000 fényév átmérőjű spirál galaxisról van szó tehát. De mi a helyzet a tömegükkel? Az M108 tömege csak valahol a Tejút tömegének harmada és fele között lehet.  A mi galaxisunk jóval robusztusabb.

A központi fekete lyukak területén viszont az M108 elviszi a pálmát, ugyanis nemcsak a Tejút büszkélkedhet egy hatalmas tömegű (kb. 4 millió naptömeg) fekete lyukkal a magjában. A Chandra űrtávcső röntgen tartományban történt megfigyelései alapján az M108-nak is van ilyen. Méghozzá durván 6-8-sor nagyobb a tömegű a miénknél. Becslések szerint ez a behemót 24 millió naptömegű. Ezzel a tömeggel a központi fekete lyukak között a középkategóriába tartozik.

Ezzel még nem merítettük ki azonban ennek a majdnem éléről látszó galaxisnak és a Tejútnak a hasonlatosságait. Mind a két galaxis küllős spirál galaxis. Az M108 típusa SB(s)cd. Hogyan nézhet ki egy ilyen küllős spirál galaxis, ha nem az éléről látnák? Ehhez Adam Block az NGC578-ról készült felvételét hoznám fel példának.

ngc578_SB_s_cd_example-Adam_Block

Az NGC578 Adam Block felvételén, mely szintén egy SB(s)cd morfológiai besorolású galaxis.

Valami hasonló képet mutatna az M108 is, ha nagyjából merőlegesen látnánk rá.

Még 1979-ben a Tejútrendszer HI (atomos hidrogén) területeinek a 21 cm-es hullámhosszon történt felmérése közben fedeztek fel a galaxis síkjától távolodó szálas szerkezeteket. A felmérést a Nagy Magellán-felhőben a hatvanas években talált hatalmas HI üregek miatt végezték el. Ahogy folytatták a kutatásokat a Tejútrendszerben, találtak újabb alakzatokat, melyek legtöbbször táguló üregekre, héjakra, hurkokra emlékeztettek. A legtöbbször az angol nyelvű szakirodalomban összefoglalóan csak HI supershell (HI szuperhéjnak) nevezik ezeket. A 80-as évek közepétől világossá vált, hogy bizony más gázban gazdag spirál galaxis is rendelkezik ilyen, akár több 10000 fényév kiterjedésű folyamatosan táguló struktúrával. Ez a méret igen jelentős az egyes galaxisok átmérőjéhez képest. Innentől kezdve folyamatosan keresték az újabb, és újabb jelölteket. Találtak is bőven. Egyetlen probléma volt csak és van a mai napig is, hogy pontosan megmagyarázzák mik is ezek. Az elképzeléseknek se szeri se száma. Egy biztos, hogy szuperhéjak tágulásukhoz hatalmas energia szükséges. Van olyan elképzelés, hogy az intergalaktikus térből beáramló gáz és a galaxis kölcsönhatása a hajtómotor. Vannak, akik heves csillagkeletkezés hatásának tudják be, melyek később nagyszámú szupernóva robbanást generálnak. Szerintük ezek fújják a hatalmas héjakat és alakítják a struktúrákat. Mások szerint az aktív galaxisokra jellemző rádió jet a felelős ezért. Ezen elmélet szerint ez az aktivitás időszakos, periodikus. Így nem kell feltétlenül ilyen aktív jet-et tetten érnünk akkor, amikor ezeket a hatalmas héjakat megfigyeljük. Ezen elmélet kidolgozói úgy vélik, hogy ez a periodikusság a különböző buborékok korában is tetten érhető. Vannak, akik szerint gamma felvillanások (GRB) közben felszabaduló energia indítja el a buborékok tágulását. A kérdés még ma sem tisztázott, de azt sejtik a kutatók, hogy a galaxisok fejlődésében nagy jelentőséggel bírnak ezek a képződmények. Az M108 maga is rendelkezik hatalmas szuperhéjakkal. Maga a galaxis elszigetelt. Ez azt jelenti, hogy nincs olyan galaxis, amivel éppen kölcsön hatna úgy, hogy ez befolyásolja a benne megfigyelhető jelenségeket. A hatalmas héjak létrejöttét, fejlődését egyedül maga a galaxisban lejátszódó események befolyásolhatják csak. Ráadásul majdnem pontosan éléről látunk rá az M108-ra, mely révén sokkal könnyebben nyomon követhető a héjak mozgása a csillagvároson belül. Ennek köszönhetően e héjak kutatói előszeretettel választják ki célpontnak. Így vált az évek során az M108 a HI szuperhéj kutatások egyik fontos „csataterévé”. Átnézve a különböző tanulmányokat azt lehet elmondani, hogy egyik elmélet sem magyarázza meg pontosan, az összes ilyen szuperhéj létezését és viselkedését magában az M108-ban. Van olyan, ami egyértelműen csillagkeletkezési területekhez köthető, de vannak olyan nagyobb, kiterjed HI struktúrák, amelyek nem. Erre pár tanulmány szerzője fel is hívja a figyelmet. További megfigyelésekre van szükség. Így lehet csak majd a teóriákat megerősíteni vagy megcáfolni. Ez az, ahogy a modern tudomány működik. Megfigyelésekre alapoz, felépít egy modellt, majd ellenőrzi azt, hogy összecseng-e más megfigyelésekkel. Illetve megpróbálja tetten érni a modell jóslatait. Egy biztos a hatalmas táguló gázhéjak jelen vannak ezekben a galaxisokban, és a kutatóknak még bőven adnak majd munkát a jövőben.

Ezt a munkát azonban meghagyom a szakembereknek, én csak egyszerűen tovább gyönyörködöm az ég csodáiban, és igyekszem követni az ezekkel kapcsolatos kutatásokat a magam műkedvelő szintjén.

Kvazárok és távoli aktív galaxis magok

Még az M51-ről készült felvételemhez írt cikkben elmélkedtem arról a kérdésről, hogy mi milyen messze van. Csak emlékeztetőül ott a következővel kezdtem az eszmefuttatást:

Kisfiam tett fel egyszer egy érdekes kérdést: Apa, meddig látunk el a távcsöveddel? Érdekes kérdés, és nem lehet rá egyszerűen válaszolni. Őszintén érdeklődő gyermeki kérdés ez, és nem tudtam elintézni egyetlen mondatban. Pedig nagyon igyekeztem, mert a gyermekek másik jellemző vonása, hogy a túlságosan bonyolult messziről induló válaszok esetén hamar elvesztik azt a bizonyos érdeklődésüket.

A kérdés már egy jó ideje ott bolyong a fejemben. Talán azért, mert erre a kérdésre nemcsak ő, hanem én is szeretném tudni a választ, talán már gyermekkorom óta. A kérdés inspirált, és elkezdtem vizsgálni annak a lehetőségét, hogy miként örökíthetnék meg minél távolabbi, és távolabbi objektumokat a saját amatőrcsillagász felszerelésemmel.

Több felvételemen is láthatóak háttérben galaxisok a kiszemelt célpont mellett, melyek sok esetben az adott objektumnál, legyen az akár egy galaxis, sokkal messzebb vannak. Például ezen a felvételen maga az M108 45 millió fényévre van, míg akár 500 vagy 800 millió fényévről is látszanak halványan galaxisok. A még távolabbiak fénye azonban, lassan belevész a háttérbe. Ha ennél is távolabbra szerettem volna tekinteni a kertemből, valami nagyon nagy energiakibocsájtással rendelkező égitestet kellett választanom. Szerencsére a világegyetem, rendelkezésemre bocsájtott ilyen távoli roppant fényes világítótornyokat a kvazárok és aktív galaxis magok képében.

A kvazárok története 1962-ben kezdődött Maarten Schmidt munkásságának köszönhetően, aki a 3C 273 rádióforrást csillagszerű objektumokként azonosította. Később újabb, és újabb ilyen azonosítások következtek, amikor a csillagászok elkezdték a rádióforrások optikai tartományban történő keresését. Jó pár rádióforrás helyén egy furcsa kékes színű csillagot találtak. Angol elnevezésüket is ennek köszönhetik: quasi-stellar radio source, magyarul csillagszerű rádióforrások, melyet később már csak a rövidített quasar formában használtak. Nyelvünkben fonetikusan honosodott meg: kvazár. Az igazi meglepetés akkor következett, amikor megállapították, hogy a galaxisunkon túl, hihetetlen távolságban vannak. A színképekben tapasztalt vörös eltolódás mértéke ugyanis igen nagy volt. Ez azzal magyarázható, hogy a világegyetem tágulásának köszönhetően ezek az objektumok hatalmas sebességgel távolodnak tőlünk. A Doppler-effektus pedig a vörös szín irányába tolja a vonalakat.  A távolódás sebességének mértéke pedig a távolsággal arányos (Hubble-törvény), így ezeknek az objektumoknak több milliárd fényéves távolságban kellett lenniük a számítások szerint. Ebből pedig az következett, hogy óriási mennyiségű energiát sugároznak ki, méghozzá csillagászati értelemben roppant kis területről.

A kvazárok az optikai tartományban sajátos spektrumokat mutatnak, így később már rádióforrás nélkül is elkezdtek rájuk vadászni a kutatók. Kiderült, hogy nem is minden kvazár sugároz a rádió tartományban. Valójában csak 10% az, ami igen. A kvazár szót azonban továbbra is megtartották. Pontosabban bevezették a rádió tartományban csendes kvazár, angolul radio-quiet quasar (RQQ) kifejezést is.

Kiderült továbbá, hogy színképük alapján rokonságban állnak a Seyfert galaxisokkal, melyek aktív galaxis maggal (Active Galactic Nucleus – AGN) rendelkeznek, sőt a rádió galaxisok, és a blazárok is ennek a családnak a tagjai. A ma elfogadott modellek szerint a felsorolt objektumok magjában egy szupermasszív központi fekete lyuk található, melynek tömege a pár milliótól több milliárd naptömegig terjedhet. Ezek a fekete lyukak próbálják elfogyasztani a környezetükben található anyagot. Az étekként szolgáló anyag akkréciós korongot formál, melyet kívülről sűrűbb lassabban keringő gázfelhők vesznek körül. Az akkréciós korong anyaga miközben befelé örvénylik, egyre gyorsabban mozog, és felhevül. A mozgási energiájának pedig egy jelentős része elektromágneses sugárzássá alakul. Továbbá a mozgási energia egy része biztosítja a töltött részecskék relativisztikus (közel fénysebességre) történő gyorsítását. Az akkréciós korongra merőleges, a forgástengellyel párhuzamosan plazmából álló jet-ek jönnek létre, melyben az említett részecskék kifelé haladva spiráloznak, miközben szinkrotonsugárzást bocsájtanak ki. A jet-ek mérete hatalmas is lehet, elérhetik akár a több millió fényévet is. Ehhez képest maga a belső szerkezet, vagyis a korong és az azt körülvevő gázfelhők fényéves nagyságrendbe esnek. Emlékeztetőül a Tejútrendszer átmérője 100000 fényév.

Az, hogy a galaxis magját miként látjuk, milyen objektumként soroljuk be, attól függ csak, hogy a jet milyen irányba mutat. Leegyszerűsítve, ha pontosan felénk mutat az egyik jet, akkor blazárként jelenik meg az objektum. Ha a jet szöge egy kisebb szöget zár be a látóirányunkkal, akkor kvazár vagy Seyfert I típusú galaxis figyelhető meg.  Amennyiben oldalról látjuk a jet-et, akkor rádió galaxisként, vagy Seyfer II típusú galaxisként észleljük.

agn_tipusok

A dolog ennél azért összetettebb, de erre most itt nem térnék ki. A lényeg, hogy azonos motor működteti ezeket az aktív galaxis magokat, melynek során oly hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, hogy a kertből egy amatőr felszereléssel milliárd fényévekről esélyem lehet elcsípni a sugárzásukat.

Átnéztem a tél végén, tavasszal észlelhető kvazárok listáját. Sokáig kerestem a megfelelőt. Egy kvazár mégis mindössze csak egyetlen halvány csillagocska felvételen. Persze így is büszke tulajdonosa lehetek egy felvételnek, melynek egyik pontjára akár milliárd éveket is utazott a fény. Ez azért mégiscsak izgalmasan hangzik! De hogyan lehetne az izgalmakat tovább fokozni? Arra gondoltam, hogy átnézem észlelési terveimet, és kiválasztok egy olyan objektumot, amit egyébként is meg szerettem volna valamikor örökíteni, továbbá van legalább egy kvazár, vagy AGN a közelében. Kritérium volt még az is, hogy magasan látszódjon a horizont felett az objektum, hogy a légkör és fényszennyezés hatása kevésbé érvényesüljön. Így tavasszal a Nagy Medve csillagkép és környezete nagyszerűen megfelel ennek a kritériumnak, legalábbis az észlelőhelyemről. Továbbá ebben az irányban szabadon kilátunk a galaxisunkból. Így végül innen választottam jelölteket a listámról. Már csak át kellett néznem egyenként a környezetüket, hogy akad-e ott kvazár vagy AGN. Korábbi felvételeim során szerzett tapasztalataim alapján kizártam azokat, melyek 19 magnitúdósak vagy annál halványabbak voltak. A legnagyobb égterület, amit felszerelésemmel meg tudok örökíteni, 30 ívperc alatt van egy kicsivel. Végül az M108 mellett döntöttem, mert ott annak esélyét is megláttam, hogy a 10 magnitúdós galaxis mellett be tudok cserkészni négy ilyen roppant távoli objektumot is a távcső megfelelő beállításával, és még a galaxis is középre kerül. Sikerült is lefotóznom mind a négyet.

 m108-20140329-ttk-qso-rqq-agn

Objektum magnitúdó z (vöröseltolódás) visszatekintési idő típus
SDSS J111036.95+555144.1 18.2 1.351418 +/- 0.000461 8.7 milliárd év QSO
SBS 1107+557 18.3 0.392637 +/- 0.000353 4 milliárd év AGN1
SBS 1108+560 16.9 0.768267 +/- 0.000359 6.5 milliárd év AGN1
SDSS J111132.12+553240.2 18.6 1.003890 +/- 0.000524 7.5 milliárd év RQQ

A z a mérhető vörös eltolódást jelenti. A visszatekintési idő pedig, amennyi év alatt a fény elért hozzánk. A legközelebbi csillagról a fény 4 év alatt ér ide, azaz mondhatjuk azt, hogy távolsága 4 fényév. Hasonlóan, kiszámíthatjuk, hogy egy z vöröseltolódású galaxisból kibocsátott fény mennyi ideig utazott, ami a fényidőtávolság, vagy visszatekintési időből származó távolság definiálását teszi lehetővé.

Anélkül, hogy az olvasónak bármit is kellene erről tudnia, de persze szabadon utánanézhet, a távolság kiszámításánál a kozmológiai korrekcióban a következő értékek kerültek felhasználásra: H = 73.00 km/sec/Mpc, Ωmatter = 0.27, Ωvacuum =  0.73

(A kozmológiában egy vöröseltolódáshoz többfajta távolság típus tartozik. Erről Dr. Kiss László írt egy remek összefoglalót pár éve az MCSE oldalán.)

Aznap este sikerült lencsevégre kapni a gyönyörű M108-at, de megörökítettem még két aktív galaxist (AGN1), egy rádió tartományban csöndes kvazárt (RQQ), és egy kvazárt (QSO).

Had válaszoljak hát fiam kérdésére most tényleg egy mondatban. Ha az objektum elég fényes, akkor 8.7 milliárd fényévre is ellátok. A fény, amikor útjára indult onnan, a Föld még csak nem is létezett, és én ezt a fényt most rögzíthettem.

Az oldal címkéi: , , , , , , , , , ,