Feltárul a világegyetem néhány titka
YANG WEI TE 1054. július 4-én korán reggel felpillantott az égre. A kínai császári udvar hivatásos csillagásza aprólékosan tanulmányozta a csillagok mozgását, amikor hirtelen egy ragyogó fény ragadta meg figyelmét az Orion csillagkép közelében.
Egy „vendégcsillag” tűnt fel az égen — ahogy az ősi kínaiak ezt a ritka jelenséget nevezték. Yang, miután kötelességtudóan jelentette császárának ezt a jelenséget, megjegyezte, hogy oly ragyogóvá változott a „vendégcsillag”, hogy még a Vénusz fénye is elhalványodott mellette, és több héten át fényes nappal is látni lehetett.
Kilencszáz évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy e jelenségre kielégítő magyarázat szülessen. A mai ismereteink szerint ez a kínai csillagász minden bizonnyal egy szupernóva, egy nagyon tömör csillag kataklizmaszerű haláltusájának volt a szemtanúja. Egy ilyen rendkívüli jelenség miértjei azon titkok közé tartoznak, amelyeket megpróbál a csillagászat megfejteni. A következő magyarázatot nagy gonddal hozták össze a csillagászok.
Bár a csillagok élete a mi Napunkéhoz hasonlóan mérhetetlenül hosszú, szinte állandó, keletkezésük és kimúlásuk a leglátványosabb fényjelenségeket idézi elő az égbolton. Tudósok úgy vélik, hogy egy csillag élete a csillagködben kezdődik el.
Csillagköd. Nevét a csillagok közti térben levő gáz- és porfelhőről kapta. A csillagködök az éjszakai égbolt legszebb csillagászati objektumai közé tartoznak. Egy ilyen csillagköd látható e folyóirat borítóoldalán is, a neve: Trifid-köd (vagy három hasadékú csillagköd). E csillagködön belül új csillagok születnek és ezek okozzák a csillagköd vörösen izzó színét.
A csillagködön belül nyilvánvalóan akkor keletkeznek csillagok, amikor a diffúz közeg a gravitációs erő hatására összehúzódó gázgócokba tömörül. Ezek a hatalmas gázgömbök akkor stabilizálódnak, amikor elérik a felhő belsejében a magreakcióhoz szükséges kezdeti hőmérsékletet, amely megszünteti a további sűrűsödést. Így születik tehát egy új csillag, gyakran más csillagokkal együtt, amelyek együttesen csillaghalmazt alkotnak.
Csillaghalmazok. A 8. oldalon levő fényképen az Ékszerdoboz nevű kis csillaghalmaz látható, amelyről úgy vélik, hogy csak néhány millió éves. Nevét egy XIX. századi csillagász, John Herschel élethű leírása alapján kapta: „számtalan színes drágakövet tartalmazó ékszerládika.” Egyedül a mi galaxisunkban több ezer hasonló csillaghalmazról tudnak.
A csillagok energiája. Akkor beszélünk születő vagy fejlődő csillagról, ha begyullad a csillag belsejében levő magkemence. A fúziós folyamat révén a hidrogén kezd héliummá alakulni, némileg úgy, ahogy a hidrogénbombában történik. Egy olyan tipikus csillag tömege, mint amilyen a Nap is, több milliárd évig is égethet nukleáris fűtőanyagot anélkül, hogy kimerülne a tartalék.
De mi történik, ha egy ilyen csillag végül is felemészti hidrogén fűtőanyagát? Ilyenkor a belseje összehúzódik és a hőmérséklet megemelkedik, miközben a csillag kiszívja a központi részekben levő hidrogént. Ezalatt a külső rétegek erősen kitágulnak — gyakran a csillag sugarának ötvenszeresére vagy még nagyobbra —, és a csillag vörös óriássá válik.
Vörös óriások. A vörös óriás olyan csillag, amelynek a felszíne viszonylag hűvös; ezért látszik a színe vörösnek, nem pedig fehérnek vagy sárgának. Egy csillag életében ez a szakasz viszonylag rövid ideig tart és — amikor a héliumtartalékának túlnyomó része kifogy — egy színpompás égi tűzijáték kíséretében ér véget. A még mindig héliumot égető csillag ledobja magáról a külső rétegeit, amelyek bolygóközi csillagköddé válnak az anyacsillag energiájától izzva. Végül a csillag olyannyira összehúzódik, hogy gyengén fénylő fehér törpévé lesz.
Ha az eredeti csillag elég tömör, akkor végkimenetelként maga a csillag felrobban. Ezt nevezzük szupernóvának.
Szupernóvák. Szupernóvának nevezzük az olyan kitörést, amely a Napnál lényegesen nagyob tömegű csillag életének végén következik be. Hatalmas mennyiségű port és gázt szórnak szét az űrben a több mint 10 000 km/s sebességű heves lökéshullámok. A heves kitörés fénye oly ragyogó, hogy többmilliárdnyi Nap fénye elhomályosul hozzá képest; olyan az egész, mint egy szikrázó gyémánt az égen. Egyetlen szupernóva kitörésekor annyi energia szabadul fel, mint amennyi energiát a Nap 9 milliárd éven át kisugároz.
Kilencszáz évvel azután, hogy Yang megfigyelte a szupernóvát, a csillagászok még mindig láthatják e kitörés szétszórt törmelékeit abban a csillagképződményben, amelyet Rák-ködnek neveztek el. De a csillagködön kívül más is maradt. E csillagköd belsejében még valami mást is felfedeztek — egy pici objektumot, egy úgynevezett pulzárt, amely másodpercenként 33-szor változtatja a fényét.
Pulzárok és neutroncsillagok. A pulzár, az ismereteink szerint a Napunk tömegénél nem egészen háromszor nagyobb csillag szupernóvaszerű kitörése után visszamaradó rendkívül sűrű, örvénylő belsejű anyagtömörülés. Optikai távcsövekkel ritkán lehet érzékelni, mivel átmérőjük nem egészen 30 km. Rádiótávcsövekkel azonban azonosíthatók; e távcsövek észlelik a gyors forgásuk által kibocsátott rádiójeleket. A csillag rádióhullámainak sugárnyalábja, miként a világítótorony fénysugárnyalábja, a megfigyelő számára olyan, mintha pulzálna, ezért kapta a pulzár nevet. A pulzárokat neutroncsillagoknak is nevezik, mivel főként rendkívül szorosan összetapadó neutronokból állnak. Ezzel magyarázható hihetetlen sűrűségük — egy köbcentiméter súlya több mint 100 millió tonna.
De mi történne, ha egy valóban nagy tömegű csillag változna szupernóvává? A csillagászok számításai szerint a belső mag tovább bomlana, míg el nem érné a neutroncsillag állapotát. Elméletileg a gravitációs erő oly erőteljesen összesűrítené a csillag belsejét, hogy úgynevezett fekete lyuk keletkezne.
Fekete lyukak. Ezek gigantikus méretű kozmikus örvénylések, ahonnan semmi sem tud kiszabadulni. Oly erős a belső gravitációs erő, hogy a közvetlen közelébe kerülő fényt és anyagot menthetetlenül magukba nyelik.
Eddig közvetlenül még nem sikerült megfigyelni egyetlen fekete lyukat sem — meghatározása alapján ez lehetetlen is —, bár a fizikusok remélik, hogy a vele szomszédos csillagászati objektumokra gyakorolt hatásaiból ki tudják mutatni a létezését. Talán új megfigyelési eljárásokra lesz szükség e különleges titok megfejtéséhez.
A galaxisok titkai
A galaxis több milliárd csillagból álló kozmikus rendszer. 1920-ban fedezték fel, hogy a Nap nem a központja galaxisunknak, mint ahogy korábban képzelték. Nem sokkal ezután nagy hatósugarú távcsövekkel temérdek más galaxist is felfedeztek és az ember akkor kezdte felfogni, milyen óriási a világmindenség.
A felettünk lévő ködszőnyeg, amit Tejútnak nevezünk, igazában galaxisunknak csak egy nagyon keskeny látható része. Ha távolabbról néznénk, egy óriási forgóhoz hasonlítana. Alakja két, háttal egymásnak támasztott tükörtojáshoz hasonlítható, természetesen sokkal nagyobb méretben. Fénysebességgel haladva 100 000 év kellene ahhoz, hogy átutazzunk a galaxisunkon. A Nap, amely a Tejútrendszer külső peremén helyezkedik el, körülbelül 200 millió év alatt kerüli meg a Tejútrendszer középpontját.
A galaxisok is, miként a csillagok, még sok titkot rejtegetnek, amelyek komoly fejtörést okoznak a tudósoknak.
Kvazárok. Az 1960-as években erős rádiósugárzást észleltek távoli, jóval a mi közelünkben levő galaxisokon kívüli objektumokról. A csillagokhoz való hasonlóságuk miatt ezeket kvazároknak nevezték el az angol „quasars” szó nyomán, ami a „quasi-stellar radio sources” [csillagszerű rádióforrásosk] rövidítése. De a csillagászok zavarban voltak a kvazárok által kibocsátott elképesztően nagy energiát illetően. Egy fényesebb kvazár közel tízezerszer ragyogóbb, mint a Tejút, és a legmesszebb észlelt kvazár több mint tízmilliárd fényévnyire van tőlünk.
Két évtizedes intenzív kutatás után a csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy ezek a távoli kvazárok a középponttól távol eső, rendkívül aktív galaxismagok. De mi megy végbe e galaxismagokban, ami ilyen roppant nagy energiát termel? Egyes tudósok úgy vélik, hogy ezt az energiát gravitációs folyamat szabadítja fel, és nem a csillagokban végbemenő nukleáris fúzió. A jelenlegi elmélet kapcsolatba hozza egymással a kvazárokat és az óriási fekete lyukakat. Akár helyénvaló ez a felfogás, akár nem, ma még sok a bizonytalanság.
A kvazárok és a fekete lyukak csupán kettő a megoldásra váró rejtélyek közül. Az is elképzelhető, hogy a világegyetem néhány titkát talán sohasem fogjuk tudni megfejteni. Mindazonáltal azok a titkok, amelyeket sikerült megfejteni, néhány mélységesen komoly tanulságra tanítanak meg bennünket, olyan tanulságokra, amelyek már kívül esnek a csillagászat birodalmán.
[Kép a 7. oldalon]
M83 spirálgalaxis
[Forrásjelzés]
Fotó: D. F. Malin (az Anglo-Australian Telescope Board engedélyével)
[Képek a 8. oldalon]
Az Ékszerdoboz
Nyílt csillaghalmaz, a Fiastyúk az M45 Bika csillagképben
[Forrásjelzés]
Fotó: D. F. Malin (az Anglo-Australian Telescope Board engedélyével)
[Képek a 8. oldalon]
Az Orion-köd, a kisebb betétábra pedig a Lófej-ködöt mutatja
[Forrásjelzés]
Fotó: D. F. Malin (az Anglo-Australian Telescope Board engedélyével)