Csillagbölcsők – tízmilliárd fényévre tőlünk

„Réges-régen, egy messzi-messzi galaxisban…” – e szavakkal kezdődik a Csillagok háborúja c. híres sci-fi sorozat.

S most képzeletben mi is elrepülhetünk egy messzi-messzi galaxisba, ahol a csillagászok megfigyelései szerint sok ezer millió évvel ezelőtt ezerszámra születtek a csillagok.

Ezek a roppant égitestek ugyanis éppúgy születnek, fejlődnek, változnak, öregednek és meghalnak, mint az emberek, az állatok, a növények – még ha nem is élőlények. S ami érdekes: nem egyesével, hanem tömegével jönnek létre a világegyetem meghatározott, jól körvonalazható területein, az ún. csillagbölcsőkben, melyek az 50–300 fényévnyi kiterjedésű, több mint 90 százalékban molekuláris hidrogénből álló, óriási kozmikus gázködökben alakulnak ki. E hatalmas, 100 ezer vagy akár 10 millió naptömegnyi anyagot magukba fogadó objektumok több pontján ugyanis idővel fellép az ún. gravitációs zsugorodás: a tömegvonzás hatására lassan tömörülni kezdenek a gázok.

A tömörülést különböző okok indíthatják be. Minden spirális galaxis a saját tömegközéppontja körül kering, csillagaival és naprendszereivel, kozmikus porfelhőivel és gázködeivel együtt. Az utóbbiak – keringésük során – áthaladnak a galaxisok spirálkarjain. (A derült éjszakákon a szikrázó csillagokkal teli égen láthatártól láthatárig húzódó, hatalmas, fehéren derengő sáv, amit Tejútnak nevezünk, nem más, mint az ugyancsak Tejútnak nevezett saját galaxisunk egyik spirálkarja, melyben – mint minden spirálkarban – viszonylag sűrűn helyezkednek el a csillagok.) S miközben a ködök áthaladnak a karokon, összeütközhetnek egymással, melynek folytán több helyen anyagsűrűsödések jöhetnek létre. Egy közeli szupernóva-robbanás is beindíthatja a gázok tömörülésének a folyamatát, mert ilyenkor – óriási sebességgel – nagy mennyiségű anyag áramlik a ködbe, s létrejöhetnek azok a magok, melyek azután – gravitációs erejükkel – mind több gázt vonzanak magukhoz. A gázködök belsejében születő fiatal csillagok erős csillagszelükkel és ultraibolya sugárzásukkal valósággal „kifújják” környezetükből a gázt, így egyfajta „buborékot” hoznak létre a köd belsejében, s mivel a „buborék” falánál sűrűbbé válik, bizonyos értelemben összepréselődik a gáz, szintén kialakulhatnak a sűrűsödések. S a galaxisok összeütközése is kedvez a csillagbölcsők kialakulásának, mivel az ütközés során a galaxisok gázködei találkozhatnak, egymásba nyomódhatnak és felkavarodhatnak.

Az 50 naptömegnél könnyebb anyagcsomósodások már képesek csillagokká válni. Ahogy a tömegvonzás hatására zsugorodik a gáz, fel is melegszik, mivel felszabadul a gravitációs helyzeti energia. A tengelye körül forgó, zsugorodó és melegedő gáztömeget előcsillagnak (protocsillagnak) nevezzük, mely még nem sugároz energiát, s ezért láthatatlan, csak a derengő gázködön belüli sötét, gömbszerű alakzat jelzi jelenlétét. A protocsillag csak akkor fénylik fel, ha belsejében – ahol egyre nő a hőmérséklet és a nyomás – az előbbi eléri a 10 millió Kelvin-fokot (a Kelvin-skála kezdőpontja az abszolút 0 fok, vagyis a –273 Celsius-fok), s ekkor a nyomás és a hőség hatására a hidrogénatommagok egymásba préselődnek, előbb deutériummá, majd héliummá egyesülnek, miközben hatalmas energia szabadul fel (ezt nevezzük termonukleáris fúziónak). A felragyogó fiatal csillag pedig rádió-, hő-, látható fény-, ultraibolya-, röntgen- és gammasugarakat kezd szórni a térbe. A 0,1 naptömegnyi előcsillagok belseje nem hevül fel ennyire, így ott nem indul be a termonukleáris fúzió, s ezek a protocsillagok ún. barna törpékké alakulnak, a Jupitertől 13-szor nagyobb tömegű előcsillagokban azonban már kezdetét veszi a hidrogénatomok egymásba préselődése, s felfénylenek a fiatal csillagok.

A Tejútban évente egy naptömegnyi gázból születnek csillagok, s más, ismert galaxisokban sem számít gyakori eseménynek a csillagszületés. Ám a chilei Atacama-sivatagban található APEX (Atacama Pathfinder Experiment) távcsővel dolgozó csillagászok a rádiótartományban felfigyeltek a 10 milliárd fényévre lévő, SMM J2135-0102 katalógusjelű galaxisra, mely mindössze 3,7 milliárd évvel azután jött létre, hogy mintegy 13 milliárd fényévvel ezelőtt bekövetkezett az Ősrobbanás. A benne születő fiatal csillagok pedig felfűtik a kozmikus környezetükben található port, mely ezért fényesen ragyog a rádióhullámok tartományában. A kutatók annak köszönhetően figyelhették meg a messzi-messzi galaxist, hogy roppant halvány fényét felerősítette egy gravitációs lencseként működő közelebbi csillaghalmaz, mely éppen jókor volt közöttünk és a távoli objektum között. A csillagászok négy csillagbölcsőt fedeztek fel a távoli galaxisban, melyek egyenként is nagyobbak, mint a Tejútban található csillagbölcső, s elképesztő intenzitással zajlik bennük a csillagképződés: évente 250 naptömegnyi gázból születnek fiatal csillagok. Pontosabban: 10 milliárd éve ilyen ütemben képződtek ott a csillagok.

Felmerül a kérdés: vajon a korai galaxisokban – mint amilyen az SMM J2135-0102 – általánosságban véve is ilyen gyakori volt a csillagképződés, vagy a most megfigyelt galaxis egyedi eset? A kérdésre a közeljövőben felállított, új generációs teleszkópok segítségével – mint amilyen pl. az ALMA (Atacama Large Millimeter Array) lesz – kaphatunk választ.