Béke, Természet, Szeretet

"Egyetlen csillag életének sem lehetünk a tanúi az elejétől a végéig. Ehelyett megfigyelhetjük a csillagok jellegzetes képviselőit, fiatal, középkorú és idős csillagokat. William Herschel egy alkalommal a csillagászok helyzetét ahhoz a botanikuséhoz hasonlította, aki egy napot az erdőben sétálva tölt el. Bármerre is néz, mindenfelé olyan nyomokat talál, amelyek a fák növekedésére utalnak: elhullott magokat, piciny, éppen kibújt sarjakat, facsemetéket, fiatal fácskákat, robusztus tölgyeket, kidőlt, korhadó fákat, álló rönköket. Jóllehet egyetlen nap alatt még egy levél kibomlását sem figyelheti meg, a botanikus mégis egységbe foglalhatja, amit az erdőben látott, és ily módon nagyon jó képet alkothat arról, miként zajlik le egy-egy fa élete." (Menzel, 1980)



A csillagok közötti, úgynevezett intersztelláris teret igen ritka és hideg csillagközi anyag tölti ki. Átlagos sűrűsége mindössze 1 atom köbcentiméterenként, hőmérséklete 10 Kelvin. Két fő összetevőből, gázból és porból áll. Ez a nagyon ritka csillagközi anyag néhol összesűrűsödik, és olyan felhők alakulnak ki belőle, mint amilyen az Orion-köd. E hatalmas por- és gázfelhőkben az anyagsűrűség több ezerszerese az átlagosnak.

A csillagközi felhőkben lévő gáz 99%-ban H és He atomokból áll (a H - He aránya 85:15). A maradék egy százalékot nehezebb elemek adják, pl. atomos O, Na, N, C, Fe, Mg, Si stb. (ez egyben a gyakorisági sorrend is). A felhők hidrogénjének nagy része molekuláris állapotban van, ezért molekulafelhőknek is nevezzük őket. Ezenkívül más molekulák is előfordulnak: gyakori például a vízmolekula, de találhatók viszonylag bonyolult szerves vegyületek is: például az etilalkohol és a szőlőcukor (glükóz) molekula. A por nagy része mikroszkopikus méretű grafit- és szilikátkristályokból áll. A csillagok ilyen hatalmas gázfelhőkben születnek meg. Ha a felhők anyagában gravitációs összehúzódás indul meg - például egy közeli csillagrobbanás lökéshullámának, vagy egy fiatal csillag csillagszelének  hatására -, akkor az anyagsűrűsödés révén csomók, gócok keletkeznek.

Mintegy 5 milliárd évvel ezelőtt a mi Naprendszerünk is hasonló korongból alakult ki.  

Napjainkban egymást érik a bejelentések, melyekben újabb és újabb Naprendszeren kívüli bolygó felfedezéséről számolnak be. A jelöltek száma gyorsan növekszik, de sajnálatos módon ez idáig egyetlen biztos képviselőjük sincsen. Az új bolygók - az észlelési határ miatt - jupiternyi, vagy még nagyobb méretűek, így szélsőséges körülmények uralkodnak rajtuk. Esetleges holdjaik azonban alkalmasak lehetnek élet hordozására. A béta Pictoris elsőként került a bolygórendszerrel "gyanúsítható" csillagok listájára. Az égitest körül megfigyelhető anyagkorong főleg fagyott jégszemcsékből áll, amiket a róluk visszaverődő csillagfény tesz láthatóvá. A korong belső, mintegy 40 csillagászati egységig (40 közepes Föld-Nap távolságig) húzódó területe azonban anyagmentesnek, üresnek látszik. Egyes elméletek a jelenséget azzal magyarázták, hogy itt a csillag sugárzása elpárologtatja a jégszemcséket, sokan azonban bolygó, vagy bolygók létére következtettek.

Minél nagyobb a csillag tömege, annál hajlamosabb a gravitációs összeroppanásra. Hogy ez ne történjen meg, fokoznia kell a belülről kifelé ható sugárzási nyomást, amit anyagának gyorsabb égetésével ér el. A nagy tömegű csillagok így hamar felélik hidrogénkészletüket. Pazarló módon fogyasztják üzemanyagukat és néhány millió évnél nem is élnek tovább. Egy Naphoz hasonló, vagyis közepes tömegű csillag viszont szelídebben él, aminek hosszabb életkor a jutalma: néhány milliárd év. Napunk mintegy 5 milliárd éve ragyog, s még legalább ugyanennyi ideje van hátra. A Napnál kisebb tömegű csillagok még tovább, több mint tízmilliárd évig is kitarthatnak. A csillagok sem örök életűek. Vannak, amelyek csak néhány millió évig ragyognak - csillagászati léptékkel mérve ez igen rövid idő. Mások milliárd évekig kitartanak, sőt akadnak olyanok is, amelyek csak néhány tízmilliárd év múlva fognak kihunyni. Előbb-utóbb azonban mindegyikük elfogyasztja üzemanyagát a magjában lévő hidrogénkészletet. Hogy ezután mi következik - látványos szupernóva-robbanás vagy csendes, hosszú haldoklás - az a csillag kezdeti tömegétől függ. A következőkben ez alapján vizsgáljuk az eseményeket.A csillagok halálának módja a csillag tömegétől függ. Egy olyan csillag, mint a Nap, több milliárd évig égetheti a magjában lévő hidrogént. Elfogyásakor - mivel a sugárzási nyomás alaposan lecsökken - a tömegvonzás összehúzza a magot, amely ennek következtében felmelegszik. Amikor a magban lévő hőmérséklet eléri a 200 millió K-t, a csillag új tüzelőanyagot gyújt be: a hidrogén fúziójából származó héliumot, amely szénné és oxigénné ég el. A folyamat hatalmas energiát termel, ami a csillag külső burkait kitágítja. A csillag vörös óriássá válik. Amikor a hélium is elfogy, újra összehúzódás indul meg, aminek végén a csillag magja összeomlik. A folyamat során felszabaduló energia ledobja a külső rétegeket, s úgynevezett planetáris-köd keletkezik. A csillagmag forró, sűrű, mindössze bolygó méretű égitestté zsugorodik, fehér törpe válik belőle. Végül lehűl és fekete törpeként végzi. A kis tömegű csillagok nem érik el az egy naptömeget. Kis tömegvonzásuk miatt magjuk az összeroppanásra nem nagyon hajlamos. Hidrogénkészletüket lassú ütemben égetik, életkoruk több tízmilliárd év is lehet. A magban lévő hidrogén elfogyása után lecsökken a belülről kifelé ható sugárzási nyomás, így gravitációs összehúzódás indul meg. A csillag összezsugorodik és lassan-lassan kialszik: ún. fekete törpévé válik. Érdekesség, hogy fekete törpét valószínűleg még nem találnánk a Világegyetemben, mert eddig egyetlen csillagnak sem volt ideje arra, hogy elérje ezt az állapotot. Az Univerzum kora ugyanis kb. 15 milliárd év, s mind a kis tömegű csillagok, mind a fehér törpék lehűléséhez nagyon hosszú idő kell. A fantáziarajzon a Nap látható mintegy 5 milliárd év múlva, vörös óriáscsillagként. Az előtérben a Föld felszíne már izzó lávatengerré változott. A vörös óriások nagyméretű, hideg csillagok: felszíni hőmérsékletük 3-4000 K. Az alacsony érték oka az, hogy a csillag sugárzása nagy felületen oszlik el, így egy adott területre kevesebb jut belőle. A viszonylag alacsony felszíni hőmérsékletnek köszönhetik vöröses színüket. Abszolút fényességük azonban igen nagy, már csak a méretük miatt is.

Jelenlegi ismereteink szerint az Univerzum még nem elég idős ahhoz, hogy a fehér törpék közül akár egyetlen egy is fekete törpévé válhatott volna, összes hőtartalékát kisugározva. Az M4 gömbhalmaz több százezer csillagát megpillanthatjuk földi műszerekkel is. A csillagok száma alapján megbecsülhetjük, hogy közel 40 ezer fehér törpét kell tartalmaznia a rendszernek - azaz ennyi kisebb tömegű csillag végezte már be életét. Mivel a fehér törpék igen halványak, a korábbi földi megfigyelésekkel csak néhány ilyen égitestnek akadtak a nyomára. A fehér törpék gravitációs összeroppanását - legalábbis 1,4 naptömeg alatt - anyaguk különleges állapota akadályozza meg. Az anyag olyan sűrű, hogy a részecskék hőmozgása, így a hőmérséklet már nem befolyásolja a nyomást. Ehelyett a kis térfogatba préselődő és gyorsan mozgó, szabad elektronok nyomása az, ami ellensúlyozza a tömegvonzást. Ezáltal a nyomás kizárólag a sűrűségtől függ. Ezt az állapotot elfajult, idegen szóval degenerált állapotnak nevezzük, a nyomás pedig a degenerált elektrongáz nyomásaként ismert. A csillagok életük folyamán folyamatosan veszítenek anyagukból.

Az összeomlás óriási lökéshullámot kelt, amely valósággal szétfújja a külső burkokat: a csillag felrobban. Az ilyen csillagkatasztrófát szupernóva-robbanásnak nevezzük: ezek a II. típusú szupernóvák. A robbanás során újabb kémiai elemek keletkeznek, majd a csillag anyaga szétáramlik az űrbe: az egykori csillag helyén egy folyamatosan táguló szupernóva-maradvány látható.

I. típusú szupernóvák A neutroncsillagok a nagy tömegű csillagok felrobbanása után visszamaradt, igen nagy sűrűségű csillagmagok. Anyaguk 1 köbcentimétere a Földön kb. egy milliárd tonnát nyomna. Átlagos átmérőjük mindössze néhány 10 kilométer. Az összeomlás során az eredeti csillagmag anyaga drámai változáson megy át. Az atommagok szétbomlanak, a protonok és elektronok egymásba préselődnek és neutronokká alakulnak. Az így keletkezett új, és az atommagokból kiszabaduló régi neutronok nyomása az, ami megállítja a további összeomlást. A leghíresebb szupernóva-maradvány a Rák-köd, amely egy Kr. u. 1054-ben felrobbant nagy tömegű csillag maradványa. A középpontjában egy úgynevezett pulzár található, ami a robbanás után visszamaradt neutroncsillagnak felel meg. Éles rádiójelek lüktető, azaz pulzáló sorozatát bocsátja ki, innét ered a neve. A pulzárok gyorsan forgó neutroncsillagok, amelyek irányított rádiósugárzása úgy söpör végig az űrön, mint a világítótornyok fénye a tengeren. A megfigyelő egy-egy felvillanást különálló rádiójeleknek érzékel.

A Rák-pulzárt Jocelyn Bell cambridge-i csillagászhallgató felfedezte fel 1967 novemberében. Az égbolt bizonyos helyéről rövid, gyors és szabályosan ismétlődő rádiójeleket fogott. A csillagászok először nem tudták mire vélni a dolgot, és LGM-nek nevezték el az objektumot, amely a Little Green Men (Kis Zöld Emberkék) rövidítéséből adódott. Hamarosan kiderült, hogy a jelek természetes eredetűek, sőt 1969-ben egy újabb LGM-et is felfedeztek a Rák-ködben. Az éles rádiófüttyök szabályos ismétlődése miatt az LGM nevet pulzár névre módosították. A rádióhullámok elemzése alapján kiszámították, hogy a pulzárok igen-igen kicsi és ezért valószínűleg nagyon nagy sűrűségű csillagok. Az elméletek által ekkor még csak feltételezett neutroncsillagoknak tehát tökéletesen megfelelnek. Azt is mindenki tudta, hogy a Rák-köd egy 1054-ben felrobbant csillag maradványa. A köd közepén az elméletek szerint neutroncsillagnak kell lennie. Amikor megtalálták a Rák-ködben lévő pulzárt, világossá vált, hogy a pulzár és a neutroncsillag egy és ugyanaz a dolog.

De mitől pulzál a neutroncsillag? Egyáltalán, mi okozza nagy erejű rádiósugárzását? Mint minden csillag, így a neutroncsillagok felszíne is heves mágneses viharok színhelye. A viharok meghatározott helyen kavarognak, így az általuk gerjesztett sugárzás iránya is szigorúan meghatározott. Amikor egy ilyen sugárnyaláb eléri műszereinket, tudomást szerezhetünk a neutroncsillagról. De ezzel még nem magyaráztuk a sugárzás lüktetését. Ha a sugárzást a pulzár folyamatosan bocsátja ki, miért érzékeljük különálló, éles impulzusok sorozatának? A válasz a pulzár forgásával magyarázható. A forgás közben a pulzárról kiinduló sugárnyaláb úgy söpör végig az űrön, mint a világítótornyok forgó reflektorainak fénye a tengeren. A pulzár minden egyes fordulatát egy-egy éles impulzusként észleljük.  

Minél kisebb egy égitest, annál gyorsabban foroghat a tengelye körül. A pulzárok forgási sebessége még ennek tudatában is megdöbbentő; azok, amelyek egy fordulatot pár másodperc alatt végeznek el, a leglassabbnak számítanak. Ismerünk olyan pulzárt, amely 642 fordulatot tesz egyetlen másodpercen belül! Tejútrendszerünkben a becslések alapján közel 100 millió neutroncsillag létezhet. Ezek egy része pulzár, melyekből jelenleg mintegy 700-at ismerünk. Csak néhány képviselőjük pillantható meg a látható fény tartományban. A Napnál nagyságrenddel, vagyis több tízszer nagyobb tömegű csillagok fejlődése az utolsó lépésig a nagy tömegű csillagokéval egyezik meg. A végén azonban semmi nem képes ellenállni a gravitációs összeroppanásnak, így a folyamat fekete lyukak kialakulásához vezet. A csillagmag anyaga egy végtelenül nagy sűrűségű pont felé omlik össze. A gravitáció annyira erős, hogy anyag és sugárzás ide csak beeshet, kijutni semmi sem képes. Ez a fénysugarakra is vonatkozik, ezért a fekete lyuk valóban rászolgál a nevére: mivel nem bocsát ki fényt, nem is látható. A fekete lyukak léte megfigyelésekkel nem  bizonyított, mert természetükből fakadóan nem láthatjuk őket. Közvetett bizonyítékok azonban alátámasztják a létezésüket. A szoros kettőscsillagokban előfordulhat, hogy a rendszer egyik tagja ilyen objektum. A társcsillagról származó anyag korongot képez körülötte, majd a felszíne felé zuhan. Mivel a fekete lyuk tömegvonzása óriási, nagy sebességre gyorsítja az anyagot. Ennek következtében az annyira felforrósodik, hogy nagy energiájú röntgensugárzást bocsát ki. Az egyik legismertebb röntgenforrás a Cygnus X-1, amely a feltételezések szerint egy kék óriáscsillagból és egy 9-15 naptömegű fekete lyukból áll.

A Föld összes atomja ősi csillagok halálának köszönheti létét, eltekintve a hidrogén- és héliumkészletének egy részétől. A bolygónkat benépesítő élőlényekre ugyanez érvényes. Így például az oxigén, amit belélegzünk, a csontjainkban lévő kalcium, a vérünkben megtalálható vas mind-mind egykori csillagok belsejében keletkezett. A csillagokkal való kapcsolatunk sokkal mélyebb, mint azt valaha is gondoltuk. Csillaganyagból vagyunk.



A csillagvárosok csillagai ritkán magányosak. Általában fényes csillaghalmazokban csoportosulnak, melyeknek két alapvető típusa ismeretes: a gömbhalmazok és a nyílthalmazok. A következőkben megvizsgáljuk a közöttük lévő különbségeket, miközben legszebb képviselőikkel ismerkedhetünk meg.

A gömbhalmazok igen érdekes objektumok. Már kisebb távcsővel is felfedezhetjük őket: kör alakú ködfoltoknak látszanak az égen, központi sűrűsödéssel. Nagyobb távcsövekkel felbonthatjuk a képüket és láthatóvá válik, hogy számtalan csillagból állnak. Csillagaik gömb alakú térrészben oszlanak el, a halmaz közepe felé a csillagsűrűség nő.

A gömbhalmazok a Tejútrendszer legidősebb objektumai közé tartoznak, életkoruk meghaladja a 10 milliárd évet is. Nagy stabilitásukat annak köszönhetik, hogy sok csillag zsúfolódik bennük viszonylag kis helyen, így erős közöttük a gravitációs összetartás. A gömbhalmazok a Tejútrendszer magja körül keringenek, egy fordulatot átlagosan 100 millió év alatt tesznek meg.

Az egyes csillagképek csillagainak fizikailag általában semmi közük sincs egymáshoz: teljesen eltérő távolságokra vannak a Földtől és fényerejük is nagyon változatos. Előfordul például, hogy azért látszik két egymás mellett lévő csillag hasonló fényességűnek, mert az egyik gyenge fényerejű ugyan, de közel esik hozzánk; a másik pedig éppen ellenkezőleg: hatalmas fényereje van, de a távolsága is nagyon nagy. A végeredmény az lesz, hogy a két csillag látszólag ugyanolyannak tűnik a számunkra. A csillagok által kirajzolt alakzatok így csak bolygónkról figyelhetők meg ilyen formában. 1930-ban egy csillagászati konferencián rendet teremtettek a csillagképek között. A XX. század elejére ugyanis teljes összevisszaság állt be: minden csillagtérkép máshol húzta meg a csillagképek határait. 88 csillagképet határoztak meg, tiszteletben tartva a hagyományokat. Pontosan megállapították határaikat is. Azóta ez a felosztás használatos.Attól függően, hogy a Föld melyik részén tartózkodunk, (vagyis az éggömb mely területét figyeljük meg,) feloszthatjuk az éjjeli égbolton megfigyelhető csillagcsoportokat északi, déli és egyenlítői csillagképekre. Vannak köztük olyanok, amelyek csak az év bizonyos részében láthatók. A Föld keringése miatt ugyanis a csillagképek napról napra nyugat felé tolódnak az égbolton. Ezen azt értjük, hogy a nyugati horizonton lévők egyre hamarabb nyugszanak, majd egy bizonyos idő elteltével már nem is láthatók, amikor beköszönt az éjszaka. Eközben keleten új csillagok, csillagképek kelnek föl, amelyek napról napra egyre magasabbra hágnak az égen. A csillagképek ezáltal folyamatosan cserélődnek az év során, így érdemes őket évszakok szerint tárgyalnunk. Az előbb említett 88 csillagképből láthatunk most néhányat ízelítőül.Azon a földrajzi szélességen, ahol mi élünk, a Sarkcsillag környezetében lévő csillagok mindig a látóhatár fölött vannak. Soha nem kelnek fel és soha nem nyugszanak le. Ezeket a csillagokat nevezzük cirkumpoláris csillagoknak (a kifejezés pólus körülit jelent). Ahogy közeledünk az Északi-sark felé, egyre több csillag válik cirkumpolárissá. Az Északi-sarkon álló ember már azt tapasztalja, hogy a Sarkcsillag pontosan a feje fölött (zenitben) van, és minden csillag e körül, a látóhatár (horizont) síkjával párhuzamosan látszik keringeni. Számára tehát az egész északi égbolt cirkumpoláris. Egészen más a helyzet az Egyenlítőn: itt már tulajdonképpen csak a Sarkcsillag látható az egész éjszaka folyamán, míg a többi meredeken kel és nyugszik.

A Sarkcsillagot a következőképpen kereshetjük meg. Derült éjszakán, ha felpillantunk az égboltra, mindig megtalálhatjuk a Göncölszekeret. Ha a csillagképet kirajzoló hét fényes csillag közül a szekér hátulját alkotó kettőt képzeletben összekötjük és meghosszabbítjuk, majd az így kapott félegyenesre körülbelül ötször felmérjük a két égitest távolságát, akkor egy nem túl fényes, de elég magányos csillaghoz jutunk. Ez a Sarkcsillag, vagy más néven Polaris. A Sarkcsillag legfeltűnőbb tulajdonsága, hogy míg a többi csillag az éjszaka folyamán elmozdulni látszik, addig ez egy helyben áll látóhatárunk ugyanazon pontja felett, ahol szürkületben felbukkant. Mozdulatlansága már az ókori embereknek is feltűnt. Nem véletlenül kapta az Égi cövek, Aranykaró, Vastuskó stb. elnevezéseket. Az is jól megfigyelhető, hogy az összes többi csillag körülötte köröz, kelet-nyugati irányban haladva. Ez a mozgás persze csak látszólagos, valójában a Föld forog nyugatról keletre. Mivel a Föld forgástengelye a Sarkcsillag felé mutat, ezért az nem mozdul odébb. Úgy is fogalmazhatunk, hogy a Polaris a Föld északi pólusa felett található. Éppen ezért nagyon alkalmas az északi irány kijelölésére. Az emberek ezt régóta tudják és használják tájékozódásuk során. (A teljesség kedvéért jegyezzük meg, hogy a Sarkcsillag iránya egy fokkal eltér az északi iránytól, így ő is megtesz egy kört. Ezt azonban szabad szemmel aligha vesszük észre.) Fizikailag sárga színű óriáscsillag, amelynek burkai periodikusan összehúzódnak és kitágulnak.

Egyesek szerint a téli égbolt legcsodálatosabb csillagképe. A görög mitológiában Orion híres vadász volt, aki egy ízben azt a feladatot kapta, hogy tisztítson meg egy szigetet a vadállatoktól. Később azzal kérkedett, hogy az egész földön kiirtja a vadakat, és féktelenül pusztítani kezdte őket. Az istenek körében ez rosszallást váltott ki, ezért egy hatalmas Skorpiót küldtek ellene, amely végzett vele. A Skorpió egyébként a nyári égbolt állatövi csillagképe, amely úgy helyezkedik el, hogy sosem láthatjuk egyszerre áldozatával együtt. Amikor az Orion kel, akkor a Skorpió már nyugszik és fordítva. A három középső csillag jelöli ki a derekán lévő övet. A magyar csillaghitben ez három kaszáló földművest jelképez, innen ered a csillagkép magyar neve: Kaszás. A csillagkép igen szép csillaga a Betelgeuse, amely nagyságát szabálytalanul változtató vörös színű szuperóriás. A ma ismert Világegyetem egyik leghatalmasabb csillaga. Az Orion másik legfeltűnőbb csillaga a Rigel (az óriás lába). Kékesfehér szuperóriás csillag. Az Orionban több híres csillagköd is található: pl. a Nagy Orion-köd, amely jelenleg is új csillagok szülőhelye és a Lófej-köd, amely egy meglepő formájú sötét porfelhő.

Ha a Betelgeusét a Nap helyére tennénk, felszíne a Nap körül keringő Jupiter pályáján túlra terjedne. A Betelgeuse egy vörös szuperóriáscsillag, amely valószínűleg robbanás előtti állapotban van. A csillagok tömege is különböző. A Nap e szempontból is átlagos csillag, tömege mintegy 330 ezerszer nagyobb a Föld tömegénél. A legtöbb csillag tömege 1/4 és 4 naptömeg közé esik, de vannak közöttük igen súlyos egyéniségek is. Az ismert Világegyetem egyik legnagyobb tömegű csillaga, az éta Carinae, amely 100 naptömeg körüli. A legkisebb csillagok tömege a Nap tömegének nyolc százaléka. Az elméleti számítások szerint ennél kisebb értékeknél már nem alakulhatnak ki csillagok.

Ha távcsővel pillantunk az égre, sok olyan csillagot vehetünk észre, amelyekről - ha jobban megfigyeljük őket - kiderül, hogy valójában két, szorosan egymás mellett elhelyezkedő csillagról van szó. Pár száz éve még úgy tartották, hogy ezek egészen különböző távolságokban vannak, csak véletlenül fekszenek közel ugyanabban a látóirányban. Mára kiderült, hogy bár valóban léteznek ilyen optikai kettősök, a kettőscsillagok nagy része azonban fizikailag is összetartozik. Mai ismereteink szerint a csillagoknak több mint fele nem magányosan fordul elő, hanem egy kettős-, vagy még több tagból álló rendszer tagja. Ezeknek a rendszereknek 60 %-a kettőscsillag, 30 %-a három csillagból áll, a maradék 10 % pedig még több tagot számlál. A csillagrendszerek tagjai egymásra gyakorolt tömegvonzásuk révén fizikailag is összetartoznak és egy közös tömegközéppont körül keringenek.

A kettőscsillagok érdekes típusai a fedési kettősök. Ha a két csillag keringési síkja az éléről látszik, akkor a csillagok váltakozva elhaladnak egymás előtt, s közben el is takarják egymást. Ilyenkor "csillagfogyatkozások" következnek be: az elfedett csillag fénye nem látszik, így a rendszer fényessége lecsökken. A fedési kettősök legismertebb példája az Algol a Perseus (Perzeusz) csillagképben, ami körülbelül három naponta baljóslatúan hunyorog.

Ha két csillag nagyon közel kering egymáshoz és egyikük mérete jelentősen meghaladja a másikét, anyagátadás történhet közöttük. Az ilyen rendszerekben az egyik csillag általában vörös óriás, mely nehezen tudja megtartani külső burkait, míg a másik egy fehér törpe. Amikor az óriáscsillag térfogata elér egy kritikus értéket, valósággal rázúdítja társára az anyagát. Az anyag egy korongot képez a törpecsillag körül, majd spirális pályán a felszínére zuhan. Az ilyen szoros kettősökben a kisebb csillag körül előforduló korongot tömegbefogási korongnak is nevezzük. A benne felhalmozódó anyagnak nő a sűrűsége is. A sűrűség növekedése miatt a korong legbelső, csillag felőli tartományai lefékeződnek, így a csillag tömegvonzásának hatására annak felszínére zuhanhat a korongból az anyag.Az előzőekben megismert folyamat következtében óriási energiák szabadulnak fel, ami hatalmas anyagkitörést okoz. A csillag egy nagy sebességű gázhéjat dob le magáról. A rendszer fényessége az eredetinek a milliószorosára is növekedhet. Az ilyen csillagokat nóváknak, a jelenséget pedig nóvakitörésnek nevezzük. A név a latin "nova" szóból ered, amely újat jelent. Az addig láthatatlan vagy jelentéktelen csillag ugyanis új csillagként tűnik fel az égbolton.

Minél távolabb van egy galaxis, annál nagyobb a vöröseltolódása. Ennek az összefüggésnek a segítségével határozzuk meg a távoli galaxisok távolságát. A galaxisok távolodási sebessége függ a távolságuktól. Minél messzebb vannak, annál sebesebben távolodnak. Mi az oka ennek a jelenségnek? A kérdés messzire vezet. Hogy megértsük, a Világegyetem születésének és fejlődésének folyamatait kell tanulmányoznunk.

A Világegyetem keletkezése, fejlődése és jövője. A galaxisok szinte sohasem fordulnak elő magányosan, rendszerint csoportokba, halmazokba tömörülnek. Ezeket a képződményeket galaxishalmazoknak nevezzük. A tagok száma néhánytól a százas nagyságrendig terjed, de a legnagyobb tömegű halmazok több ezer galaxist is számlálhatnak. Saját galaxisunk, a Tejútrendszer egy körülbelül 30 galaxisból álló halmaz tagja, amelyet Lokális Csoportnak, vagy Lokális Halmaznak nevezünk. Ide tartozik az Androméda-köd és a Magellán-felhők is. Legfeltűnőbb tagjaik spirálgalaxisok, de minden galaxistípus előfordul bennük. A halmaz tagjait a tömegvonzás tartja össze. A hozzánk legközelebbi nagy halmaz a Virgo (Szűz) csillagképben lévő Virgo-halmaz, amelynek több mint ezer tagja van, melyek egy nagy tömegű elliptikus galaxis, az M87 köré csoportosulnak. A halmaz távolsága 50 millió fényév.

A csillagászok több mint 500 millió fényévnyire lévő galaxisokat és galaxishalmazokat figyeltek meg, hogy egy háromdimenziós térképet szerkesztve meghatározzák az Univerzum nagyléptékű szerkezetét. Összesen mintegy 100.000 galaxist térképeztek fel, az északi és déli éggömbön egyaránt. Az első, 1986-ra elkészült térképek nagy meglepetést okoztak. A csillagászok ugyanis a galaxishalmazok léptékén már nagyjából egyenletes anyageloszlást vártak. Ehelyett az eredmények azt mutatták, hogy a halmazok falakat és fonalakat alkotnak. A leghosszabb ilyen képződményt Nagy Fal-nak nevezték el; több száz millió fényév hosszan szeli keresztül a térképet. A kép közepén keresztülfutó üres terület a Tejútrendszer takaró hatása miatt keletkezett a képen. A sűrűsödések között viszont hatalmas, üres térségek vannak, amelyek majdnem mentesek a galaxisoktól. Mintha a tér buborékos szerkezetű lenne, s a galaxisok a buborékok falait alkotnák. Az újabb kutatások megmutatták, hogy a buborékok nem üresek: a közeliek belsejében hidrogén-gázfelhőket találtak. A becslések szerint össztömegük megközelítheti a galaxisok össztömegét - egy újabb adalék a sötét anyag rejtélyéhez. Továbbra is nyitott a kérdés, hogy a gázfelhők az eredeti hidrogénből állnak, vagy a galaxisok halojában lévő törpegalaxisokhoz tartoznak. Milyen alakzatok vannak ennél is nagyobb távolságokban? A jövő nagy távcsövei majd választ adnak erre a kérdésre.

A nagyobb objektumok maguk felé vonzzák a kisebbeket. A Lokális Halmaz a Virgo-halmaz felé sodródik, amely a Lokális Szuperhalmaz központja. Megfigyelések szerint azonban ezzel még nincs vége a dolognak. A Lokális Szuperhalmazt is maga felé vonzza valami, amely feltehetően egy még nagyobb tömegű objektum.

A fekete lyukak a téridő azon tartományai, amelyekbe anyag és sugárzás csak belehullhat, de kijönni semmi sem képes. Még elektromágneses sugárzás, így a fény sem hagyhatja el a fekete lyukat, innét ered a neve. Ennél azonban többről van szó: mivel a fekete lyukakból sem anyag, sem energia nem távozhat el, semmilyen információnk nincs a benne zajló folyamatokról. Határvonalukat ezért eseményhorizontnak nevezzük. A fekete lyukakban a gravitáció minden más erőt felülmúl, s az anyag egy számunkra ismeretlen, végtelenül sűrű állapot felé omlik össze, amit szingularitásként írhatunk le. A fekete lyuk a térnek e szingularitás körüli tartománya, az eseményhorizont sugarát pedig az ún. Schwarzschild-rádiusz adja meg, ami viszont a tömegtől függ. (Ha az illető anyag a Schwarzschild-rádiusznál kisebbre préselődik össze, akkor haladja meg a szökési sebesség a fény sebességét.) A Nap Schwarzschild-rádiusza mintegy 3 km, a Földé pedig 1cm lenne.

Fekete lyuk elméletileg minden anyagtömegből keletkezhet, ha a Schwarzschild-rádiuszánál kisebbre nyomódik össze. Jelenleg azonban csak két olyan hatékony mechanizmust ismerünk, amely létrehozhatja ezeket az egyelőre csak feltételezett objektumokat. Az egyik a nagy tömegű csillagok magjának összeomlása közvetlenül a szupernóva robbanás előtt. Az igazán nagy fekete lyukak azonban nem így jöttek létre: a legnagyobb szörnyetegeket a galaxismagokban találjuk. Bár maguk a fekete lyukak nem figyelhetők meg közvetlenül, a közelükben zajló folyamatok felfedik a jelenlétüket.

A legtöbb ember valószínűleg már feltette magának a kérdést: egyedül vagyunk-e a Világegyetemben? Létezik-e élet a Földön kívül, kifejlődtek-e máshol is értelmes lények?

Mai tudásunk szerint az általunk ismert élet csak bolygókon, esetleg nagyobb holdakon lehetséges. Sokan meglepődnek,amikor meghallják a választ arra a kérdésre, hogy hány bolygót ismerünk biztosan az Univerzumban. A helyes válasz ugyanis nyolc: ennyi planéta van a Naprendszerben (a Plútót már a Kuiper-objektumokhoz soroljuk). Ebből persze nem az következik, hogy csak Napunknak vannak kísérői. Csupán a saját galaxisunkban, a Tejútrendszerben kb. 100-200 milliárd csillag ragyog. A galaxisok becsült száma hasonló nagyságrendű. Ha átlagosan ugyanannyi csillagot tartalmaznak, mint a Tejútrendszer, könnyen belátható, hogy 1022  csillag között még rengeteg olyan akadhat, amelynek bolygói vannak.

Az utóbbi években nagyszerű felvételek, vagyis közvetlen megfigyelések bizonyították, hogy a bolygóképződés igen gyakori folyamat az újszülött csillagok környezetében. Az Orion-köd, az egyik legközelebbi "csillagóvoda" területén kb. félszáz olyan fiatal csillagról tudunk, amelyek körül porból és gázból álló anyagkorong húzódik. A kutatók protoplanetáris korongoknak nevezik ezeket az alakzatokat. Ilyen korongból születhettek meg 4,6-5 milliárd évvel ezelőtt a Naprendszer bolygói is.

De miért csak nyolc bolygóról tudunk biztosan? A válasz nyilvánvaló: mivel ezeknek az égitesteknek nincs saját fényük és viszonylag kis méretűek, jelenlegi műszereinkkel nem tudjuk megfigyelni Naprendszeren kívüli, távoli képviselőiket. Ezen a ponton drámai fordulatot vehetne a cikk, mivel lehetséges, hogy az előbbi kijelentés már nem állja meg a helyét. 1998 nyarának elején szenzációs bejelentés járta be a világot, miszerint lefényképeztük az első Naprendszeren kívüliplanétát, egy 2-3 Jupiter-tömegű gázóriást.

A nagyszerű teljesítmény természetesen a Hubble-űrtávcső (Hubble Space Telescope, HST) nevéhez fűződik. Mégis, egyelőre legyünk óvatosak: a felfedezők is hangsúlyozzák, hogy további vizsgálatok szükségesek a dolog megerősítéséhez.

Ha a szóban forgó objektum valóban bolygó, akkor a HST felvétele történelmi jelentőségű lesz. Eddig ugyanis - s valószínűleg még sokáig így lesz - csak közvetett megfigyelésekkel fedeztünk fel Naprendszeren kívüli bolygókat. Általában a csillag mozgásában fellépő periodikus ingadozások utalnak egy "láthatatlan" kísérő jelenlétére. A csillag pályájának elemzéséből a feltételezett bolygó tömege is kiszámítható.

Jelenleg (1998. július 22.) 11 olyan "bolygógyanús" objektumról tudunk, amelyek normális, fősorozati csillagok körül keringenek, de ismerünk pulzárok, vagyis gyorsan forgó neutroncsillagok körüli bolygójelölteket is (ezek száma kettő). Valószínűleg bolygó kering az Aldebaran, egy vörös óriáscsillag körül is. E bolygók mindegyike óriásbolygó, vagyis a mi Jupiterünkhöz hasonló égitest.

Általában 13 Jupiter-tömegnél húzzák meg a bolygó-kategória határát. Efelett a barna törpék, amolyan "torzszülött" csillagok következnek. Tömegük nem elégséges ahhoz, hogy magjukban megindulhassanak a magfúziós folyamatok (0,08 naptömegnél kisebb tömeg). A barna törpék így átmenetet képeznek a törpecsillagok és az óriásbolygók között. Jelenleg 11 ilyen objektumról tudunk. E felfedezések jelentőségét nem lehet eléggé hangsúlyozni; bár ezek a planéták valószínűleg nem alkalmasak élet hordozására, szinte biztos, hogy kőzetbolygók is születnek, illetve születtek más rendszerekben. A jövő műszereire vár a feladat, hogy megtalálják őket. E bolygók között valószínűleg olyanok is akadnak, amelyeken a környezeti tényezők megfelelnek az általunk ismert életformák számára. Nem lehetünk egyedül ebben a hatalmas Világegyetemben.

A kvazárt és a befogadó galaxist mindössze 11 ezer fényévnyi távolság választja el egymástól. A galaxis sorsa megpecsételődött: nem egészen tízmillió éven belül felemészti a kvazár motorja, a fekete lyuk. A környező anyag bekebelezése révén a  kvazárokban lapuló fekete lyukak egyre nagyobbak és éhesebbek lesznek: ahogy nő a tömegük, úgy válnak képessé egyre több anyag bekebelezésére. Annak a galaxisnak, amely egy ilyen szörnyeteg közelébe merészkedik, megpecsételődött a sorsa.

Milyen folyamat táplálja az aktív galaxisok és főképpen a kvazárok hatalmas energiatermelését? Az elméletek szerint az aktív galaxisok magjaiban fekete lyukak húzódnak meg és iszonyatos tömegvonzásuk révén folyamatosan maguk köré gyűjtik a galaxis anyagát, a gázfelhőket és a kifejlett csillagokat. A csillagokat aztán a roppant mértékű gravitáció szabályosan szétszakítja, így anyaguk a gázfelhők anyagával együtt egy örvénylő korongot képez a fekete lyuk körül. Ebből az úgynevezett tömegbefogási korongból az anyag a fekete lyuk felé zuhan. A behulló anyag végső eltűnése előtt hatalmas energiára tesz szert, amely sugárzás formájában szabadul fel. Ez a sugárzás adja az aktív galaxisok magjainak iszonyatos fényerejét. A lyuk felé zuhanó anyag egy részét a felszabaduló energia visszasöpri a világűrbe, két ellentétes, a tömegbefogási korongra merőleges irányú anyagkilövellés, idegen szóval jet formájában. Minden jel arra utal, hogy valamennyi aktív galaxis működésének hátterében ugyanez az alapjelenség áll, s inkább ennek a mértéke lehet változó. Egy kvazárt tápláló ideális fekete lyuk tömege valahol 100 millió és 1 milliárd naptömeg között lenne. Kisebb tömeg esetén ugyanis az energiarobbanás kifújná a beeső anyagot, nagyobb tömegnél pedig már egész csillagokat nyelne el a lyuk anélkül, hogy előbb széttörné őket; így pedig az elméletek szerint sugárzás sem szabadulna fel. Kevésbé látványos égitestek, így a Seyfert-galaxisok és a rádiógalaxisok ennél kisebb tömegű fekete lyukakat igényelnek. Ha a fekete lyuk felemésztette a környezetében lévő anyagot, a galaxismag átmenetileg megnyugszik és az aktív galaxisból normális galaxis válik. Saját csillagvárosunk, a Tejútrendszer mai állapota alapján úgy tűnik, hogy ha van a magjában fekete lyuk, jelenleg nem lehet nagyon aktív fázisban. Ha a jövőben kellő mennyiségű anyag halmozódik fel a központi régióban, talán megnövekszik a mag aktivitása.

Az égbolt azon része, ahol a Nap látszólagos évi pályája (ekliptika) mentén fénylő csillagok helyezkednek el. Már az ókorban 12 csillagképre osztották: Kos, Bika, Ikrek, Rák, Oroszlán, Szűz, Mérleg, Skorpió, Nyilas, Bak, Vízöntő, Halak.

Antirészecskékből (antiproton, antineutron, pozitron stb.) felépülő anyag. Fizikai szempontból az antianyag a környezetünket felépítő közönséges anyaggal teljesen egyenértékű, de elég ritkán fordul elő. Ennek oka a közönséges anyag és az antianyag találkozásakor fellépő annihiláció (szétsugárzás). Az antianyag elemi részecskéi laboratóriumban előállíthatók, de jelenleg nincs arra vonatkozó tapasztalatunk, hogy valahol a Világegyetemben nagy mennyiségben létezne. Egy mesterséges égitest antianyaggal való találkozása mindkettőnek legalább részbeni, robbanásszerű megsemmisüléséhez vezetne. Ekkor a nyugalmi tömeghez tartozó teljes energia felszabadulhat, így ez tekinthető a leghatékonyabb energiatermelő folyamatnak.

Egy fényév az a távolság, amelyet a 300.000 km/s sebességgel terjedő fény egy év alatt tesz meg. Körülbelül 9400 milliárd kilométernek felel meg. A természet alapállandója, ami a fizikában általános szerepet játszik. A Világegyetemben ismert legnagyobb sebesség, melynek értéke közelítőleg 300.000 km/s. Minden elektromágneses hullám fénysebességgel terjed.

1990. április 25-én állították pályára. Főként az optikai tartományban fényképez, de készít képeket a közeli infravörös és a teljes ultraibolya-tartományban is. Az űrtávcső - HST (Hubble Space Telescope) - 12,3 tonnás, 13,1 méter hosszú és 4,3 méter átmérőjű óriás. A főtükör átmérője 2,4 méter. Az előállítási költségek elérték a másfél milliárd dollárt. Az eszközön több kamerát és színképelemzőt is elhelyeztek. Műszereit már kétszer javították és bővítették. Szenzációs képei áttörést hoztak a csillagászat számos területén.

A Tejútrendszer két legismertebb kísérőgalaxisa a Kis- és Nagy Magellán-felhő. Ezek távolsága galaxisunktól 190, illetve 170 ezer fényév. Csillagaik száma megközelítőleg 1, illetve 10 milliárd. Méreteik miatt inkább a törpegalaxis nevet érdemlik ki.

A galaxisok helyi halmazához, a Lokális Csoporthoz a Tejútrendszeren kívül mintegy harminc galaxis tartozik. Ezek többsége kis méretű elliptikus vagy szabálytalan objektum. A csoport tagjai egy hozzávetőlegesen 2,5 millió fényév sugarú térrészben helyezkednek el. Ide tartozik például a Tejútrendszer két legismertebb kísérőgalaxisa, a Kis- és Nagy Magellán-felhő; a legközelebbi önálló nagy spirálgalaxis, az Androméda-köd, illetve ennek két kísérőgalaxisa is.

Naprendszernek nevezzük a világűrnek azt a tartományát, ahol a Nap gravitációs hatása uralkodik. Átmérője megközelítőleg két fényév. A Naprendszerben különböző égitestek találhatók. Alkotórészei: a Nap, nyolc bolygó és ezek holdjai, a körülbelül 100.000 kisbolygó, a Kuiper-objektumok (újabb rendszer szerint ide tartozik a Plútó is), az üstökösök, a meteorok és a bolygóközi anyag.

Az ősrobbanás: Neve angolul Big Bang. Eredetileg a hipotézis ellenzői adták ezt a gúnynevet, de később az elmélet megalkotói, majd az egész tudományos világ átvette és ma már mindenki így ismeri. Az elmélet lényege, hogy a Világegyetem összes anyaga, energiája és maga a téridő is egy végtelenül kicsi, forró és sűrű pontból keletkezett, mintegy 15 milliárd évvel ezelőtt.

A relativitáselmélet: A fizika azon elmélete, mely szerint a számunkra megszokott háromdimenziós tér és az idő egymástól nem független mennyiségek, hanem úgynevezett téridőt alkotnak. Ennek folyománya, hogy két esemény távolsága és a bekövetkezésük között eltelt idő függ attól, hogy milyen mozgásállapotú vonatkoztatási rendszerből mérjük őket. A speciális relativitáselmélet szerint a nyugvó órákhoz képest a mozgó űrhajókban lévő órák lassabban járnak, és az űrhajó méretei a mozgás irányában rövidebbnek tűnnek. A elmélet igen fontos megállapítása, hogy egy test tömege és energiája között az E = m c2 összefüggés áll fenn, ahol c a fénysebességet jelöli. Az általános relativitáselmélet szerint a tömegek gravitációja határozza meg a téridő szerkezetét. A téridő nagy tömegek közelében erősen görbült, ennek következtében a tömeghez közelebb az órák lassabban járnak, mint távolabb. A nagytömegű objektum által kibocsátott fény színképe vöröseltolódást szenved. A görbült téridővel magyarázható az a jelenség is, mikor a nagy tömegű objektum mellett elhaladó fény pályája elgörbül.

Ha egy tiszta éjszakán felpillantunk az égboltra, egy halvány, fénylő sávot láthatunk. A mítosz szerint, amikor egyszer Zeusz felesége, Héra egy kisgyermeket szoptatott, egy kis tej kifolyt az égre és ezt a halvány sávot alkotta. Innét nevezték el a görögök tejgyűrűnek (galaxias kyklosnak), a rómaiak pedig Via Lacteának (tejes út). Arról azonban fogalmuk sem volt, hogy tulajdonképpen mit is látnak. A helyes választ első ízben Demokritosz (Kr. e. 470-380) görög filozófus adta meg. Azt állította, hogy a Tejutat nagyszámú halvány csillag alkotja. 1609-ben Galilei a Tejútra fordította távcsövét és csillagok millióit pillantotta meg. A megfigyelésből világosan következett, hogy a csillagok nem gömbszimmetrikusan helyezkednek el az égbolton. Thomas Wright (1711-1786) volt az első, aki szerint a csillagok egy lapos, Galaxis nevű alakzatban léteznek (a Tejút görög elnevezéséből). Csillagvárosunk neve kissé tudományosabban Tejútrendszer, avagy a Galaxis lett. A Tejútrendszer több mint 100 milliárd csillagot foglal magában, de egyesek szerint ez a szám a 200 milliárdot is elérheti. Ezek közül egyik a mi Napunk. Oldalnézetben két, peremével összeillesztett tányérhoz hasonlít. Ez a Tejútrendszer korongja. A korong átmérője kb. 100.000 fényév, vastagsága 3000 fényév. A csillagok legnagyobb sűrűsödése a Galaxis magját körülvevő 15.000 fényév sugarú kidudorodásban tapasztalható. A Tejútrendszer alakját az optikai távcsövekkel nem figyelhetjük meg, mert a korongban lévő por és gázfelhők eltakarják a kilátást.

A Tejútrendszer korongja spirális szerkezetű, vagyis csillagvárosunk a spirálgalaxisok osztályába tartozik. A korong örvényszerűen felcsavarodó szerkezetet mutat, mintha a csillagok és a gázfelhők a magból kiinduló spirális ágak mentén rendeződnének. A csillagok zöme a korongban koncentrálódik.

A Galaxis korongját egy kb. 150 ezer fényév átmérőjű gömbszerű térrészben gömbhalmazok csapatai veszik körül. Ez az úgynevezett halo. A legújabb megfigyelések szerint magát a halót is körülöleli egy ritka szerkezetű, láthatatlan, sötét anyag alkotta korona, amelynek sugara 2-300 ezer fényév lehet. Lehet, hogy a Tejútrendszer teljes tömegének 90 %-a ebben helyezkedik el, láthatatlan tömegként. Már a 60-as évek óta közismert, hogy a Tejútrendszer halojában nagy sebességű, ritka por- és gázfelhők vannak, amelyek a korong felé mozognak. A halo egyébként por- és gázszegény környezetében valószínűleg átmeneti képződményeknek számítanak. Származásukra több magyarázat is kínálkozik. Egy részük a Tejútrendszert kísérő galaxisokból beáramló anyag lehet, de van hazai por és gáz is, ami a korongban lejátszódó szupernóva-robbanások miatt került ki a halóba, és most zuhan visszafelé. A megfigyelések szerint az ilyen objektumok általánosak a galaxisoknál. 13 spirálgalaxis közül kilencnél fedeztek fel hasonló jelenséget. A gömbhalmazok távolságának és eloszlásának vizsgálata alapján állapították meg a Naprendszer helyzetét a Galaxisban. Egyenetlen eloszlásuk azt bizonyítja, hogy a Naprendszer korántsem foglal el központi helyzetet a Tejútrendszerben. Napunk és kísérői a galaxis korongjának Orion-ág nevű spirálkarjában, a Tejútrendszer középpontjától mintegy 30.000 fényévnyire helyezkednek el.

Gömbhalmazok: A csillagok nagy része, a csillagközi por- és gázfelhők, a fiatal csillagtársulások és a nyílt csillaghalmazok szinte kivétel nélkül a Tejútrendszer korongjában helyezkednek el. A korong viszonylag fiatal, nehezebb elemeket nagyobb arányban tartalmazó csillagait I. populációs csillagoknak nevezik. Ez az elnevezés kissé megtévesztő, mert a halo és a mag körüli kidudorodás kisebb fémtartalmú csillagai, a II. populáció tagjai korábban keletkeztek, így idősebbek. A gömbhalmazok öreg csillagai azt sugallják, hogy a Galaxis mintegy 10 milliárd éves lehet. A Tejútrendszer csillagnemzedékeinek elhelyezkedéséből a rendszer fejlődésére is következtethetünk. Széles körben elfogadottá vált az a nézet, hogy a Tejútrendszer eredetileg gömb alakú, lassan forgó hidrogén-héliumfelhő volt, amelyből először a gömbhalmazok alakultak ki. Később a megmaradt gázok forró koronggá húzódtak össze, amelyben újabb csillagok születtek és születnek ma is. Az öreg csillagok pedig ma is eredeti helyükön keringenek. A Tejútrendszer a tengelye körül forog. A korong csillagai a Nappal azonos irányban keringenek a Galaxis középpontja körül. Az ábrán megfigyelhető, hogy a forgási sebességek - egy kis hullámvölgy után - fokozatosan nőnek. Ez arra utal, hogy a Galaxis tömegének jelentős része a korongon kívül helyezkedik el. Ha ez nem így lenne, akkor a Napon túl csökkennie kellene a csillagok sebességének. E láthatatlan tömeg nagysága 1000 és 2000 milliárd naptömeg körül lehet, vagyis a Galaxis anyagának zömét jelenti, egyelőre ismeretlen objektumok formájában.

A láthatatlan tömeg másféle bizonyítéka a galaxisokban: Már több évtizede tudjuk, hogy Tejútrendszerünket és más csillagvárosokat hatalmas, észrevehetetlen anyagburkok veszik körül. Annak ellenére, hogy létezésük felől biztosak vagyunk, összetételükről, felépítésükről csak sejtéseink vannak. A kiterjedt burkok elsősorban láthatatlan anyagot tartalmazhatnak, amely nem bocsát ki megfigyelhető sugárzást. Kis részük azonban normális anyagból állhat. Ez olyan, kevésbé különleges objektumokat jelent, mint például a fekete lyukak, halványan pislákoló barna törpék, avagy ritka gázfelhők. 1991-ben a Hubble-űrtávcső megfigyelései több mint egy tucat közeli hidrogénfelhő létezését mutatták ki Galaxisunk környékén. A Nap - mintegy 230 km/s-os sebességgel - 220 millió földi év alatt végez el egy keringést a Galaxis középpontja körül. Ezt az időtartamot galaktikus évnek nevezzük. Ha gondolatban visszapergetjük a földi élet eseményeit, akkor azt látjuk, hogy 1 galaktikus évvel ezelőtt jelentek meg az első dinoszauruszok, két galaktikus éve lépett ki az élet a szárazföldre, három galaktikus év távlatában pedig az első komolyabb többsejtű állatokat figyelhetjük meg az ősi tengerfenéken. A galaxisok időskálája nem emberi léptékű... A Tejútrendszer szimmetriasíkjában, az úgynevezett galaktikus egyenlítő környékén hatalmas  por- és gázfelhők vannak, amelyek eltakarják a mögöttük lévő csillagokat. Ezáltal a korong síkjában 10.000 fényévnél nem láthatunk messzebbre, ami nagyon megnehezíti a Tejútrendszer szerkezetének kutatását.

Fekete lyukak a galaxisokban: A Tejútrendszer középpontjához közeledve a csillagsűrűség nő. Egy 12.000 fényévnyi sugarú területen belül nagyon kevés a hidrogén és nagyon sok az öreg, vörös csillag. A középponttól mintegy 10.000 fényévnyire egy hatalmas, 30 millió naptömegű, terjeszkedő gázfelhő helyezkedik el. Még beljebb egy hasonló, de a galaxis síkjához képest 20 fokkal megdőlt képződményt figyelhetünk meg. Ezek a gyűrűk valószínűleg a középpont környékéről kidobódott anyagtömegek. A középpont közvetlen környékén - mintegy 100 fényév távolságon belül - újabb forró gázgyűrűk és fiatal csillagok jelennek meg. A Tejútrendszer középpontjának környéke erős gammasugárzás forrása. A gammasugarak rendkívül nagy energiájúak. Ezen a kiváló felvételen az égbolt gammatérképe látható, amelynek középső síkjában a Tejútrendszer korongja helyezkedik el.

A Kis- és a Nagy Magellán-felhő: E szabálytalan galaxisok távolsága sorrendben 200 ezer, illetve 170 ezer fényév; átmérőjük 16 ezer, illetve 30 ezer fényév; csillagaiknak száma 1 milliárd, illetve 10 milliárd. Mindketten a Tejútrendszer kísérőgalaxisai közé tartoznak. Szabad szemmel is láthatók, de csak a déli félgömbről. Nevüket Ferdinand Magellán portugál tengerészről kapták, akinek hajói először járták körül a Földet.Tejútrendszerünk legnagyobb kísérőjét, a Nagy Magellán-felhőt szabálytalan galaxisként tartjuk számon. Ennek ellenére sok érdekes belső alakzattal rendelkezik, például küllőszerű képződményekkel és néhány spirálkarral. Az eltérő korú halmazok más és más eloszlást mutatnak a Nagy Magellán-felhőben. A 70 és 30 millió év közöttiek egy egyenes küllő és egy spirálkar mentén rendeződnek. A 10-30 millió év korúak ugyancsak egy küllőt és egy spirálkart rajzolnak ki. A 10 millió évnél fiatalabbak semmilyen szerkezetet nem mutatnak. A küllők feltehetőleg valamilyen külső gravitációs zavar révén keletkezhettek. A Nagy Magellán-felhőt hidrogénfelhőkből álló híd kapcsolja össze a Tejútrendszerrel. A felhők anyaga felénk áramlik. Feltehetően akkor szakadt ki kísérőnkből, amikor a két galaxis elhaladt egymás mellett.

Az Androméda-csillagképben fekvő halvány köd, amely tiszta éjszakákon szabad szemmel is látható, a hozzánk legközelebb lévő önálló nagy galaxis. Az Androméda-köd, amely 2,2 millió fényévre van tőlünk, a Tejútrendszerhez hasonló önálló spirálgalaxis, bár egy kicsit nagyobb nálunk: tömege a Tejútrendszerének mintegy másfélszerese. Részleteinek megfigyelése nehéz, mert majdnem az éléről látunk rá. Kísérői közül leginkább az M 32 és az NGC 205 figyelhető meg, előbbi a korong felett, utóbbi pedig alatta. Mindketten elliptikus galaxisok.

Tejútrendszer és az Androméda-köd mellett még egy nagy galaxis tartozik a Lokális Halmazhoz, az M33. Az Óriáskerék-galaxisnak is nevezett objektum körül nem találunk kísérőket. Kisebb, mint a mi galaxisunk és kb. 30 milliárd csillagot tartalmaz. Távolsága 2,7 millió fényév.

A fiatal Univerzumot a részecskék sokfélesége jellemezte, amelyek nagy része egymással összeütközve energiává alakult át. A kvarkok és elektronok reakcióba léptek antirészecskéikkel, az antikvarkokkal és a pozitronokkal, s kölcsönösen megsemmisítették egymást. Az Univerzum eredendő szimmetriahibájának köszönhetően azonban minden 1 milliárd kvarkból 1 db megmaradt (a nagyobb zöld, piros és kék gömbök az animáción). Hasonló nagyságrendű túlélők maradtak az elektronokból is (kis fehér gömbök).Az őrülten kavargó "kvarkleves" hőmérséklete csökken. A kvarkok egyesülésével megszületnek a nehéz elemi részecskék (hadronok), a neutronok és a protonok. 3-3 színes gömb (a kvarkok) 1-1 nagyobb fehér gömbbe tömörülnek. Minden egyes proton és neutron három kvarkból áll, amelyeket erős kötések tartanak össze. A folyamat közben szétválik az elektromágneses erő és a gyenge magerő. Az Univerzum hőmérsékletének további csökkenésével kialakulnak az első atommagok. Mintegy 75 százalékuk hidrogén-, 25 százalékuk hélium-atommag volt. A hidrogén-atommagok egyetlen protonból, míg a hélium-atommagok 2 protonból és két neutronból állnak. A rekombináció folyamata: az elektronok befogásával kialakulnak az első atomok, az Univerzum pedig átlátszóvá válik a sugárzás számára. A fotonok, amelyek eddig állandóan ütköztek az elektronokkal, most már szabadon mozoghatnak: szétválik anyag és sugárzás. A legkorábbi szerkezetek kialakulása a táguló ősanyagból. E csomósodást valószínűleg az tette lehetővé, hogy a felfúvódás annak idején nem fejeződött be mindenhol ugyanabban a pillanatban. A számítógépes animáción megfigyelhető, hogy a táguló anyag nem egyenletes eloszlású: a legsűrűbb helyeket a piros szín jelzi. E csomósodások magukhoz vonzzák a kisebb alakzatokat, miközben egyre híznak. E furcsa formákban kereshetjük a későbbi galaxishalmazok melegágyait. A kutatók bonyolult számítógépes szimulációkat készítettek, amelyekkel modellezni próbáljuk az ősanyag galaxisokba szerveződését. Az animáción a legkorábbi alakzatok kifejlődését vehetjük szemügyre, amelyek a későbbi galaxisok, galaxishalmazok elődei voltak. Az ilyen szimulációk még sok bizonytalanságot hordoznak magukban, mert nem tudjuk pontosan, hogy a sötét anyagnak milyen szerepe volt ezekben a folyamatokban.



Vissza a kezdethez