Így öregednek a csillaghalmazok

A Bonni Egyetem számolt be arról az érdekes új kutatásról, melyben a csillaghalmazok életútját modellezték. Az Orion-köd, a Fiastyúk és a Hyadok három egészen más arcot mutató csillaghalmaz, a kutatók azonban arra jutottak, hogy ugyanazon életút három állomását képviselhetik.

Az Orion-köd a kisbaba, a Fiastyúk a kamasz, a Hyadok pedig a már idősödő felnőtt megtestesítője lehet, csillagászati értelemben persze. Az MNRAS folyóiratban tették közzé a kutatási eredményeket a szakemberek.

E három halmaz a téli éjszakák éke, közismertek, látványosak, és mindegyik jól látható szabad szemmel is. Most azonban nem a puszta látványuk volt az érdekes, hanem a felépítésük, tömegük, csillagaik jellemzői.

Az Orion-köd tőlünk kb. 1350 fényévre található, igen sűrűn elhelyezkedő fiatal csillagok és csillagbölcsők alkotják, látványosan színpompás gázködök ölében. Valószínűleg a csillagos egünk legtöbbet fotózott ködössége, amelynek korát mintegy 2-2,5 millió évesre becsülik, 1500-2000 naptömegnyi a teljes tömege. A csillagait szabad szemmel nem láthatjuk, sűrű gáz- és porköd rejti őket.

A Fiastyúk szintén közismert, néhány csillagát szabad szemmel is látjuk, meg tudjuk különböztetni, ám ezeket az egymáshoz közel elhelyezkedő égitesteket csoportként igazán könnyű felfedezni az égbolton. Távolsága mintegy 444 fényév, 100-130 millió éve jöhetett létre, a teljes tömege 800-1000 naptömegnyi, és nagyjából ennyi csillag is alkotja. A hosszú záridős felvételeken a csillagok körül ragyogóan kék, szálas szerkezet látszik, ám ez nem része a halmaznak, pusztán véletlen egybeesés, jelenleg égi útján épp egy csillagközi porral telt régión haladnak keresztül e fiatal csillagok.

A Hyadok csillagai nyílhegy alakban látszó, laza halmazt alkotnak, nem is egyszerű halmazként gondolni e régióra, pedig összetartoznak csillagai. A távolsága 153 fényév, 700-800 millió éve született, az össztömege pedig 300-400 naptömegnyi.

A modellszámításokból arra jutottak a szakemberek, hogy a lazább nyílthalmazok egykoron ugyanolyan nagy sűrűségűek voltak, mint ma az Orion-köd, és e három halmaz e folyamat egy-egy lépcsőfokát képviseli. A számítások szerint a legvalószínűbb csoportot a születése idején még 4200 körüli csillag alkotja azt, amelynek kezdeti össztömege 1500 naptömegnyi lehet, és a nagyobb tömegű csillagok a halmaz közepe felé találhatók. Alig 100 millió év alatt e csillagok felét elveszíti a halmaz, 700-800 millió év alatt pedig az eredeti csillagtömegük mindössze 10-20 százaléka marad.

Ha az Orion-köd jellegű sűrű halmaz a kiindulási pont, akkor 100 millió év után olyasmi jön belőle létre, mint a Fiastyúk, 700 millió év alatt pedig a Hyadokhoz hasonló. A kutatók szerint ezt a három objektumot tekinthetjük ugyanazon csillaghalmaz-típus három különböző életkorú képviselőjének. Ez azt is jelenti, hogy a csillaghalmazok létrejötte meghatározott körülményeket kíván.

Felmerül, hogy mégis hogyan vesznek el a csillagok egy ilyen halmazból?

A kezdeti időszakban, a csillagok születése után a maradék gázok kilökődnek a halmazokból annak hatására, hogy egyes csillagok erős sugárzása, csillagszele, valamint a beinduló szupernóvák kisöprik. A gázok nélkül csökken a halmazt egybefogó gravitáció, így a csillagok elhelyezkedése fellazul, számos csillag egyszerűen elveszíti gravitációs kötelékét, ami addig a halmazban tartotta.

Hasonló csökkenést eredményez maguknak a szupernóváknak a létrejötte. Ezek az igen nagy tömegű csillagok gyorsan élnek, pár millió éves korukban felrobbannak, és nem ritkán a belőlük maradt objektumok (neutroncsillag, kis tömegű fekete lyuk) is kilökődnek a halmazból.

Emellett a halmaz kisebb tömegű tagjai közti gravitációs kölcsönhatások miatt ezek könnyen kilökődnek, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy instabil bolygórendszerből egy-egy égitest kilökődhet és például csillagközi üstökössé válhat.

Ezen felül pedig még a galaxis keltette árapályerők is közrejátszanak: ahogy a halmaz kering a galaxisban, annak különféle régióin áthaladva elnyúlik, és egyes tagjai leszakadnak. Mindezen hatások miatt folyamatosan csökken a halmazok tömege, csillagainak száma.

A halmazok várható élettartama természetesen összefügg a kialakulásuk körülményeivel, a nagyobb tömegű halmazok tovább maradnak együtt. Egy kb. 4000 csillaggal született halmaz akár egymilliárd évnél tovább is egyben maradhat, bár csillagai elsöprő többségét elveszíti, a maradékot még együtt tudja tartani a gravitáció.

A kisebb tömegű halmazok 800 millió év elteltével nagyjából feloszlanak, ha relatíve közel is maradtak egymáshoz a maradék csillagai, azokat már nem tartja együtt közös gravitáció. Az Orion-köd jellegű halmazok 0,7-1 milliárd év alatt érik el ezt az állapotot, de már ennél korábban se fognak összetartozó csoportnak látszani az égen.