Arp 84 (NGC5394 és NGC5395) – Gém a távolban

Arp84-NGC5394-NGC5395-LRGB-20230218-T11-600s-TTK

Az Arp 84 kölcsönható galaxis páros a Vadász Ebek csillagképben

NGC5395 spirálgalaxis (alul) és az NGC5394 spirálgalaxis (felül)

iTelescope.net T11 – Corrected Dall-Kirkham Astrograph Planewave 20″ – 51 cm, f/4.5 (fókusz reduktorral) – FLI ProLine PL11002M CCD camera

A felvételek 2023-02-19 és 2023-04-16 között készültek – Utah Desert Remote Observatory (Great Basin Desert, Beryl Junction, Utah, USA) – 28 x 600 sec L, 10 x 600 sec R,G,B

(Kép orientációja: észak felül, nyugat jobbra)

Szemezgetve a különböző csillagászati katalógusokból és felmérésekből, amatőrcsillagászként már sok évvel ezelőtt összeállítottam a saját kölcsönható galaxisokkal kapcsolatos észlelési listámat. Az egyik ilyen katalógus, Halton Arp nevéhez köthető. Arp 1966-ban megjelent Atlas of Peculiar Galaxies publikációja 338 olyan felvételt tartalmazott, melyeken a galaxisok alakja elért a szokványostól. Mindegyik valamiféle rendellenességet, különös sajátosságot mutatott. Arp célja nem volt más, mint a galaxisok fejlődésének megértése. Ugyan magyarázatai a galaxisok fejlődésével kapcsolatban mára már meghaladottá váltak, munkássága mégis rávilágított a csillagrendszerek közötti interakciók fontos szerepére.

Ezúttal egy olyan célpontot választottam ebből a katalógusából, melyről mindössze egyetlen vizuális észlelés található az MCSE észlelésfeltöltőjén. Az Arp 84-ről majdnem 23 évvel ezelőtt Sánta Gábor készített egy rajzot. Ennek az objektumnak a megfigyelése igazi kihívás, ha saját szemünkkel szeretnénk megpillantani. Az NGC5395 3.5 ívperc, az NGC5394 mindössze 1.9 ívperc átmérőjű. Apró és viszonylag halvány célpont ez a galaxis páros a Vadász Ebek csillagképben. Mégis, ha magunk szeretnénk megtalálni csillagról csillagra ugrálva, és nem valami automatizált mechanika segít minket, akkor célszerű az Ökörhajcsár csillagkép felől indulnunk.

Arp84-map1

Az Arp 84 (NGC5394 és NGC5395) helyzete az égbolton.

A párost először W. Herschel dokumentálta 1787-ben, ugyanabban az évben, amikor felfedezte az Uránusz két holdját: a Titániát és az Oberont. Míg az Uránusz és holdjai kozmikus értelemben viszonylag közel vannak hozzánk, ezek a galaxisok irdatlan távolságban helyezkednek el. A színképükben megfigyelhető vöröseltolódásuk alapján, mely közel hasonló, a fény nagyjából 175 millió évig utazott míg elért hozzánk (a NED adatai alapján – NASA/IPAC Extragalactic Database). Összehasonlításképpen, a Naptól mindössze 2.7 órára van szüksége a fénynek, hogy az Uránuszig eljusson. A fénynél nincs gyorsabb a világon (vákuumban a terjedési sebessége 299 792 458 m/s – nagyjából 300 ezer km/s), de ekkora távolság átszelésére a táguló Világegyetemben, még az elektromágneses sugárzásnak is sok-sok időre van szüksége.

Mik történtek ekkor a Földön? A jura időszak közepén, a tengereket halak és tengeri hüllők uralták. Míg a szárazföldön hatalmas növényevő dinoszauruszok, az úgynevezett sauropodák legelték a harasztokat, és a magasba növő cikászokat. Rájuk pedig a két lábon járó húsevő theropodák vadásztak. Illetve, ekkora már javában tartott a Pangea nevű szuperkontines több kontinensre szakadása (maga a folyamat 180 millió éve kezdődött meg).

Hajlamosak vagyunk különböző alakzatokba belelátni dolgokat. Az emberi elme egyik érdekes sajátossága ez. Ha már csillagászatról van szó, akkor ott vannak nagyszerű példának a csillagképek. Az idők folyamán mennyi mindennel megtöltötte képzeltünk az eget! Az európai kultúrában az északi égboltot görög mondák hősei és különös teremtményei népesítik be, bár akad pár kivétel is. Többek eredete, a görögöket megelőző korokba vezethető vissza, egészen az ősi Mezopotámiáig. Az Arp 84 is megragadja a fantáziát, sokan távoli gémet látnak benne (angolszász leírásokban gyakran Heron galaxy néven említik). A madár teste a nagyobb méretű NGC5395 galaxis, míg a feje a kisebbik NGC5394 galaxis.

Az NGC5395 valós méreteit tekintve is a nagy méretű spirálgalaxisok közé tartozik. Tejútrendszerünknél nagyságrendileg 25-30%-kal nagyobb az átmérője. Morfológiai besorolása SA(s)b pec. Két karja közvetlenül a magból indul. Megjelenésében pekuliáris, azaz szabálytalanságok figyelhetők meg a spirális struktúrában.

Az NGC5394 morfológiai besorolása SB(s)b pec, vagyis küllős spirálgalaxis, és szintén mutat szabálytalanságokat (pekuliáris). Mérete galaxisunkénak nagyjából a kétharmada.

Arp84-NGC5394-NGC5395-LRGB-20230218-T11-600s-TTK-article_cut2

A főbb struktúrák az Arp 84-ről készült fotón. Az NGC5395 esetében az I. kar és kiterjesztése, a II. kar, a fő porsáv (hosszú, kiemelkedő porsáv, amely a kar belső széle mentén fut, és az északi végén észak-északkelet felé kanyarodik), a középső porsáv (valamivel rövidebb porsáv a kar közepe mentén) és az Arp kék kar, mely az NGC5394 déli árapály karja felé mutat. Illetve, az NGC5394 esetében a két árapálykar. Ennek a galaxisnak a 3 belső karja a korongot öleli körbe szorosan. A jobb sarokban felnagyítottam a korongot ábrázoló képrészletet. Ezek a struktúrák már nagyon a határán vannak az alkalmazott műszer képességeinek. A keleti (baloldal) belsőkar jól kivehető, de a két nyugati (jobb oldal) alig válik el egymástól.

Mind a két galaxis pekuláris. Az általánostól eltérő spirális szerkezetük és deformált korongjuk, a kettőjük közötti gravitációs árapályerők hatásának köszönhető.

Kaufman és csapata igen alapos vizsgálatnak vetette alá a két galaxist, és ezekkel kapcsolatos eredményeiket 1999-es tanulmányukban publikálták.

Az NGC 5395 nyugati oldalán az I. kar több, egymástól görbületben eltérő komponensből áll. A görbületek eltérése arra utal, hogy a kar kimozdult a korong síkjából (Sharp és Keel – 1985). Az I. karnak az északi irányú korongon túli kiterjesztése halványan az én felvételemen is látható. Ezt a kiterjesztést a rádió tartományban is sikerült kimutatnia a csillagászoknak a HI régiókat megfigyelve. Ezek az atomos hidrogén felhők a vizsgálatok alapján szintén nem a korong síkjában helyezkednek el.

Érdemes észrevenni, hogy ott az NGC5395 spirálkarjainak színe mennyire kéktónusú az északi részen. Kimondottan az Arp kék kar. Ennek magyarázata, hogy a kisebb galaxis keltette gravitációs hatás turbulenciát okozott a csillagközi gázban, ezáltal heves csillagkeletkezést kiváltva. Így ezeken a területeken nagy számban fordulnak elő fiatal, nagy tömegű és ezért igen forró csillagok, melyek kékes színűek. Mivel jóval fényesebbek a kisebb tömegű, sárgás-vöröses árnyalatú társaiknál ezért könnyűszerrel túlragyogják azokat.

Felfedték azt is, hogy a a csillagkeletkezési régiók eloszlása a Ha tartományban, illetve a rádió kontinuumban gyűrűszerű struktúrát mutat. Továbbá, az NGC5395 dinamikai központja ezek centrumával esik egybe, és nem magával az optikai maggal. Ez szintén a két galaxis kölcsönhatásásra vezethető vissza.

Arp84-Ha-and-R-band-Kaufman

A galaxispár kompozit felbontású Ha képének szürkeárnyalatos megjelenítése a Fick Observatory R-sávos képének kontúrjaival. Jól látható, hogy a csillagkeletkezési régiók gyűrű alakban helyezkednek el az NGC5395 galaxisban.  Forrás: Kaufman és mások

Az NGC5394 fényes ovális korongjában három belső spirális kar található. Ettől jól elkülönül a két viszonylag szabályos tágra nyitott árapálykarja, és ahogy a megnevezésük is mutatja, a galaxisok közötti kölcsönhatás a felelős a létezésükért. A belső spirál karokat viszont talán maguk az árapálykarok által a korongban keltett sűrűséghullámok hozták létre. Az NGC 5394-ben található gáz nagy része molekuláris formában van jelen, és meglepően kis területen, a centrum néhány kpc-es körzetében koncentrálódik, így biztosítva az igen intenzív csillagkeletkezést a mag környékén.

Azontúl, hogy az optikai és a rádió tartományban vizsgálták a két galaxis morfológiáját és kinematikáját, Kaufman és csapata numerikus számítógépes szimulációk révén megpróbáltak választ találni arra is, hogyan alakult ki a megfigyelhető kép. Addig hangolták a szimulációt, míg egészen jó közelítéssel sikerült előállítani a fentebb leírt tulajdonságait a két galaxisnak.

Az NGC5394 korongjára szinte merőlegesen látunk rá, míg az NGC5395 inklinációja körülbelül 65°.  A két galaxis pedig ellentétes irányú rotációt végez. Ebből kiindulva választottak különböző kiindulási pontokat, ütközési pályákat, és a korongok dőlés szögét is ehhez igazították. Eredményeik szerint a csillagrendszerek már túlvannak egy közelítésen. A találkozó prográd volt az NGC5394, és retrográd az NGC5395 szemszögéből. Valamint, jelentős dőlésszögű eme utóbbi galaxis korongjához képest. Az egyik legjobb, a pillanatnyi valóságot legjobban leíró konfigurációja a modellnek a következő ábrán látható.

Arp84-numerical-simulation

A numerikus szimuláció eredménye abban az időpillanatban, amikor is a galaxisokat most megfigyelhetjük. Az origóba az NGC5395 került. A szimulációban az NGC5394-et a kör által reprezentált pontból indították. A Z tengely pozitív értékei a megfigyelő közelítő irányába mutatnak, a Y tengely pedig nagyjából megfelel a deklinációs tengelynek. Az egységek számítógépes szimulációs egységek (1 egység = 8 kpc). Forrás: Kaufman és mások

Említést érdemel még az NGC5395 aktív galaxis magja (AGN: Active galactic nucleus), melynek hajtómotorja a magban csücsülő szupermasszív fekete lyuk, mely éppen bekebelezi a környezetében lévő intersztelláris anyagot. Ez a csillagrendszer a Seyfert II típusú aktív galaxisok osztályába tartozik.

A látható elektromágnese spektrumban nem különösebben fényes a mag, azonban az infravörös tartományban igen intenzíven ragyog. Az NGC5395 úgynevezett fényes infravörös galaxis (Stierwalt és mások – 1999). Az angolnyelvű szakirodalomban Luminous Infrared Galaxy-ként (LIRG) hivatkoznak ezekre az objektumokra. Ennek az osztálynak a képviselői több sugárzást bocsájtanak ki az infravörös tartományban, mint az összes többi tartományban együttvéve. A pontos definíció szerint az ilyen galaxisok infravörös luminozitása 100 milliárdszorosa a Nap luminozitásának (LIR > 1011 L). Az extrém infravörös sugárzásának egyik lehetséges oka az aktív galaktikus mag (AGN) jelenléte a centrumban. A másik, a forró fiatal nagy tömegű csillagok nagyon magas aránya ugyanitt. A két jelenség akár egyszerre, egymással párhuzamosan is működhet. A fényes infravörös galaxisok legtöbbször kevésbé „hangsúlyosak” a látható tartományban, mivel aktív magjaikat vagy éppen a magban történő heves csillagkeletkezést sűrű gáz- és porfelhők veszik körül. Ezek elnyelik a központi intenzív ultraibolya sugárzást, és hő formájában, az infravörös sávban bocsájtják ki újra.

Az NGC5394 társához hasonlóan, szintén a fényes infravörös galaxisok táborába tartozik (P. Martín-Fernández és mások – 2016). Ennél a galaxisnál azonban, sokkal inkább a központi régióban történő heves csillagkeletkezés a felelős az intenzív infravörös sugárzásért. Ezt látszik alátámasztani a magból bipolárisan kiáramló gázzal kapcsolatos vizsgálatok (P. Martín-Fernández és mások – 2016).

Az Arp 84-ről különböző hullámhosszokon készített felvételek. A Gemini North felvétele a látható fényben készült (balra fent), a Digitalized Sky Survey szintén látható fényben mutatja a galaxist (jobbra fent). A GALEX felvételén (bal alsó) a két galaxis ultraibolya sugárzása, a 2MASS felvételén (jobbra lent) pedig az infravörös sugárzása látható.

Figyeljük meg, hogy a gravitációs interakció által kiváltott heves csillagkeletkezésben született forró csillagok miként ragyogják be a két galaxist. Ezek kékes színűek, de legintenzívebben az UV tartományban sugároznak.

Az infravörös felvételen pedig kitűnően látszik, hogy az NGC5395 aktív magja az egész galaxist túlragyogja. Hasonló a helyzet az NGC5394 esetében is.

Forrás: NOIRLab – Aladin Lite exploration tool

Mindenkinek csak ajánlani tudom, hogy észlelje bátran ezt a hazánkban elhanyagolt célpontot. Akár okuláron keresztül, akár fotografikusan.

Felhasznált irodalom:

Michele Kaufman, Elias Brinks, Bruce G. Elmegreen, Debra Meloy Elmegreen, Mario Klaric , Curtis Struck, Magnus Thomasson, Stuart Vogel: The Interacting Galaxies NGC 5394/5395: A Post-Ocular Galaxy and Its Ring/Spiral Companion

Pablo Martín-Fernández, Jorge Jiménez-Vicente, Almudena Zurita, Evencio Mediavilla, África Castillo-Morales: The multiphase starburst-driven galactic wind in NGC 5394

S. Stierwalt, L. Armus, J. A. Surace, H. Inami, A. O. Petric, T. Diaz-Santos, S. Haan, V. Charmandaris, J. Howell, D. C. Kim, J. Marshall, J. M. Mazzarella, H. W. W. Spoon, S. Veilleux, A. Evans, D. B. Sanders, P. Appleton, G. Bothun, C. R. Bridge, B. Chan, D. Frayer, K. Iwasawa, L. J. Kewley, S. Lord, B. F. Madore, J. E. Melbourne, E. J. Murphy, J. A. Rich, B. Schulz, E. Sturm, V. U, T. Vavilkin, and K. Xu: MID-INFRARED PROPERTIES OF NEARBY LUMINOUS INFRARED GALAXIES. I. SPITZER INFRARED SPECTROGRAPH SPECTRA FOR THE GOALS SAMPLE

Az oldal címkéi: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,