Új adatokkal – köztük a Nap legközelebbi háromszázezer szomszédjának pontos helyzetével – bővült a Tejútrendszerről készített eddigi legpontosabb térkép, amelynek elkészítésében az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont csillagászai is közreműködtek.

Galaxisunkat, a Tejútrendszert legalább százmilliárd csillag alkotja: elképesztően bonyolult feladatnak tűnhet tehát megpróbálni feltérképezni az egészet. Az Európai Űrügynökség (ESA) egyik zászlóshajója, a Gaia űrtávcső már évek óta azon dolgozik, hogy ezek közül minimum egymilliárdról – vagyis egy százalékukról – meghatározza, hogy hol és milyen messze találhatók tőlünk. Az űrtávcső 2014 óta folyamatosan gyűjt rendkívül pontos pozíció- és fényességméréseket. Az európai csillagászok 2018-ban tették közzé az első nagy, önálló katalógust a misszió adatai alapján, és az egy csapásra forradalmasította a csillagok és a Tejútrendszer kutatását: az elmúlt alig két évben 3500-nál is több szakcikkben használták fel az akkor elérhetővé vált adatokat.

Most pedig újabb katalógust állított össze a mérések feldolgozásán fáradozó több száz csillagász alkotta konzorcium, az immár közel háromévnyi megfigyelési adat alapján. Az ELKH CSFK részéről négy kutató – Molnár László, Plachy Emese, Szabados László és Szegedi-Elek Elza – vett részt a munkában a konzorcium tagjaként. Persze, ahogy minden másra, erre a projektre is hatással volt a járvány. Anthony Brown (Leideni Egyetem, Hollandia), a Gaia tudományos konzorcium vezetője elmondta, hogy emiatt a munka szeptemberre tervezett befejezése is csúszott. – „Első lépésben megpróbáltuk csökkenteni a munkatársakra nehezedő nyomást. Megkértük őket, hogy először a saját egészségükkel törődjenek, a konzorcium feladatai miatt ráérünk később is aggódni. Ezért is döntöttünk úgy, hogy az adatközlést konkrét határidő megjelölése nélkül későbbre halasztjuk.”

Végül decemberben történt meg a várt adatközlés, amely messze túlszárnyalta az előzetes várakozásokat, hiszen az új katalógus már több mint 1,8 milliárd csillag pozícióját és fényességét, valamint közel 1,5 milliárd csillag távolságát tartalmazza. A Gaia mérési módszerét korábban Szabados László, a CSFK tudományos tanácsadója foglalta össze az előző adatközlés kapcsán. Ebben a cikkben most az új katalógushoz kapcsolódó legelső eredményeket mutatjuk be.

Az EDR3 névre hallgató adatközlés sarokszámai: mért pozíciók, fényességek, parallaxisok (avagy távolságok) és sajátmozgások, valamint Tejútrendszeren túli források mennyisége. (ESA/Gaia/DPAC, Sarah Poletti, CC BY-SA 3.0)

A Nap háromszázezer közeli szomszédja

Nemcsak itt a Földön, de a csillagok között is fontos, hogy közvetlen környezetünk legapróbb szegleteit is ismerjük. A kutatók ezért kiemelt figyelmet szenteltek a Nap száz parszeken, vagyis 326 fényéven belül található szomszédainak a feltérképezésére. A kihívást itt főleg a legkisebb, leghalványabb csillagok azonosítása jelentette: szomszédaink többsége ugyanis kifejezetten „apró”, vörös törpecsillag, amely nemhogy szabad szemmel, de kisebb távcsővel sem feltétlenül látható. A misszió révén azonban több mint háromszázezer csillagot sikerült megfigyelni ebben a térrészben, tízszer többet, mint amennyiről az eddigi kutatások alapján tudtunk. De ha csak a közelebbi, kb. 80 fényéven (25 parszeken) belüli csillagok számát vesszük, az is egy csapásra megduplázódott.

A Gaia közelicsillag-katalógusa révén nemcsak a Napunkat körülvevő csillagok számáról és típusáról kaphatunk pontos képet, hanem azt is megtudhatjuk, hogy honnan kerültek mellénk, és merre haladnak majd tovább. A csillagok sebessége alapján sikerült például több mint 16 ezer együtt mozgó párt, vagyis kettőscsillag-rendszert azonosítani. Emellett a kutatók azt is kiszámolták, merre keringenek tovább a csillagok a Tejútrendszerben. Kiderült, hogy a legnagyobb részük – a Naphoz hasonlóan – a Tejút korongjában jár körbe, kis részük viszont csak átutazóban van itt, mert galaxisunk síkjához képest meredek szögben álló pályán keringve halad el éppen mellettünk. Ám minden csillag pályája kicsit más: azok a csillagok, melyek éppen most csoportosulnak ebben a kicsi térrészben, kb. 500 millió év múlva már egy teljes kör mentén fognak szétszóródni.

A 100 parszeknél közelebbi csillagok jövője a következő ötszázmillió évre kiszámolva. A legtöbb csillag lassan eloszlik egy gyűrű mentén, néhányuk azonban teljesen más pályát követ majd. (ESA/Gaia/DPAC, S. Payne-Wardenaar, S. Jordan és C. Reylé, CC BY-SA 3.0)


A távoli végeken

A 2020-as adatközlésben a közeli csillagok mellett kiemelt szerepet kaptak a Tejútrendszer peremén, illetve az azon túl lévő csillagok is. A Tejútrendszer határvidékéről kiderült, hogy egyáltalán nem olyan unalmas és eseménytelen, mint azt elsőre gondolnánk: épp ellenkezőleg, itt ütköznek neki más galaxisok. A csillagok térbeli eloszlása és sebessége a mai napig őrzi ezeknek az egykori ütközéseknek a nyomát – ezek pontos modellezése még sok munkát igényel majd.

Hasonlóan izgalmas és viharos két legnagyobb kísérőgalaxisunk, a Kis és Nagy Magellán-felhő története is. A Gaia segítségével immár képesek vagyunk feltérképezni, hogy hogyan forog ez a két galaxis, és hogyan mozognak bennük az egyes csillagok, legyen bár szó fiatal vagy öreg, spirálkarokon belüli vagy azon kívüli égitestről. Sőt, a két felhőt összekötő híd csillagainak mozgása alapján egyértelműen ki lehetett mutatni, hogy a csillagok Kis Magellán-felhőből a Nagyba áramlanak át. Ezek az új adatok is bőséges munkát szolgáltatnak majd a számítógépeken galaxisokat építő, elméleti modelleket készítő csillagászoknak.

A Nagy és Kis Magellán-felhők csillagai a Gaia mérései alapján. A színek a különböző csillaggenerációkat mutatják ezeken a galaxisokon belül: a kékek fiatal és/vagy forró csillagok; a zöldek a Naphoz hasonló, hidrogénégető törpecsillagok; a pirosak hideg, vörös óriáscsillagok. (ESA/Gaia/DPAC, Laurent Chemin, CC BY-SA 3.0)

A Naprendszer gyorsulása

Egy további fontos eredmény – amelyre a mindössze 34 hónapnyi adatmennyiség alapján nem is számítottak a kutatók – a Naprendszer gyorsulásának a megmérése lett. Azt már régóta tudjuk, hogy a Nap és bolygói másodpercenként 230 km-es sebességgel keringenek a Tejútrendszerben – de még így is több mint 200 millió évbe telik, míg egy teljes kört megteszünk a galaxisban. Azt viszont már jóval nehezebb megmérni, hogy milyen mértékben változik ez a keringési sebesség. Végül a nagyon fényes galaxisok – a Gaia számára látható legtávolabbi fényforrások – látszólagos elmozdulása vezetett nyomra.

Az eredmények tanúsága szerint egyenesen a Tejútrendszer közepének irányába gyorsulunk, de ez persze nem jelenti azt, hogy lassan az ott lévő hatalmas fekete lyuk felé zuhannánk: csupán annyit, hogy a központi fekete lyuk gravitációja elgörbíti a Naprendszer mozgását, így az majdnem kör alakú pályán kering körülötte. A kiszámolt gyorsulás mértéke elképesztően kicsi: ilyen tempóban jó négyszáz évbe telne álló helyzetből indulva egy hétköznapi futó sebességét felvenni. Ulrich Bastian (ARI Heidelberg), a gyorsulás mérését vezető kutató sajátos kontextusba helyezte az eredményt: – „A mérések előrejelzésekkel való egyezése ugyan nagy siker a Gaia számára, ám egyben nagy csalódás is. Képzeljük csak el, mi lenne, ha a gyorsulás lényegesen eltérne a várttól! Az lenne aztán a döbbenetes tudományos szenzáció! De sajnos nem tér el. Így aztán egyelőre nincs kilátásban Nobel-díj a Gaia számára.”

A katalógus csillagai az égboltra kirajzolva, pozíció, fényesség és szín szerint. A mért csillagok eloszlása tökéletesen kiadja a Tejútrendszer jól ismert szerkezetét. (ESA/Gaia/DPAC, A. Moitinho, CC BY-SA 3.0)

Nos, a Nobel-díj még várat magára, feladatból viszont nincs hiány a Gaia háza táján. A konzorcium, és így a CSFK több tagja is már a 2022-re tervezett következő katalógus elkészítésén dolgozik. Maga az űrtávcső várhatóan 2025-ig lesz üzemben, így az évtized végéig folyamatosan tovább pontosodik majd a Tejútrendszerről alkotott térképünk.

Az eredményeket bemutató öt szakcikk az Astronomy & Astrophysics folyóiratban jelenik meg. A magyar kutatók munkáját az MTA Lendület programja (LP2014-17 és LP2018-7 pályázatok), az MTA Prémium Posztdoktori Kutatási Programja (Molnár László), és az NKFIH kiemelkedő eredményű kutatócsoportoknak szóló pályázata (KH_18-130405) támogatta.

Kapcsolat: Molnár László (lmolnar@konkoly.hu), Szabados László (szabados@konkoly.hu)