A tér határtalan mélységei

Egy-egy látványos mélyég-fotó láttán, vagy a távcső okulárjába pillantva nem is gondolunk bele, hogy mindez vajon hogy mutat a maga három dimenziójában. Rácsodálkozunk – jé, milyen szép! – fotót, rajzot készítünk, szakszerű leírást fogalmazunk meg.

A galaxisok és gömbhalmazok esetében van esély arra, hogy térben is magunk elé képzelhessük őket. A gömbhalmazok alakja természetesen gömbszimmetrikus (kivéve azokat, melyeket eltorzított egy galaxis árapályereje), míg a galaxisok között egyaránt akadnak gömb, ellipszoid, lencse és lapos korong alakúak. A Hubble-féle osztályozásból meglepően jól ismerjük alakjukat, ezért egy valamire való mélyég-észlelő elég pontos képet kaphat a galaxisok térbeli alakjáról. Vannak azonban sokkal közelebbi és a maguk módján mozgalmasabb helyek is a Világmindenségben. A csillagok élete és halála gázködökhöz kötődik: egy nagy hidrogénfelhőből alakulnak ki, s majd életük végén is egy gázfelhőt dobnak le magukról, vagy felhővé robbannak szét. Hogyan mutathat egy-egy jól ismert diffúz vagy planetáris köd három dimenzióban?

Utazás az Orion-köd belsejébe

Milyen lehet a két dimenzióban már „unásig” ismert Nagy-Orion-köd (M42-43) térbeli szerkezete? Bebarangolható-e valami módon ez a nagyon távoli, de mégis oly látványos csillagbölcső? Hét amerikai: négy komputergrafikus a Kalifornia Egyetemről, két csillagász a New York-i Hayden Planetáriumból, és egy digitális tervező fogott össze, hogy megalkossák a köd legfényesebb tartományának (a Trapézium környékének) térbeli modelljét, azzal a céllal, hogy a planetáriumban bemutathassák. Ez a fiatal csillaghalmaz még születőben van: néhány nagytömegű csillaga már világít, intenzív ultraibolya sugárzásuk készteti fénykibocsátásra a köd anyagát. Feltételezések szerint az Orion-köd fényének 99%-a a Trapézium négy csillagától származik. A látható, nagyon fényes felület nem más, mint egy ionizációs front, mely „mögött” az anyag hideg és átlátszatlan, ezért is nem látjuk a kialakulóban lévő rengeteg protocsillagot (melyeket infravörös tartományban lehet csupán megfigyelni). Azonban az ionizációs front mögött kis „ellenálló egységekként”, „kozmikus partizánokként” sűrű Bok-globulák és protoplanetáris ködök láthatóak, és vetülnek a fényes háttér elé. A globulák belsejében előrehaladott állapotban van a csillagkeletkezés, sőt, a Trapéz-halmazban már olyan csillagokat is találunk, melyek beléptek a Herbig-Haro lét „gyötrelmes” korszakába. Ezek a porkoronggal körülvett fiatal csillagok két irányba anyagsugarat löknek ki, melyek beleütközve az ionizált gáz függönyébe, paraboloid alakú lökéshullám-frontokat hoznak létre. Közben a Trapéz intenzív ultraibolya sugárzása folyamatosan párologtatja a még meglévő globulák anyagát is, melyek így csepp vagy üstökös formájúra torzulnak.

Az Orion-köd belső részének ionizációs frontja a modellek alapján.

Első lépésként a rendelkezésre álló infravörös és látható tartománybeli adatokból megalkották az ionizációs front térbeli modelljét a HST felvételeinek felhasználásával. Rögtön szembetűnő a Trapézium által létrehozott „völgy” a köd anyagában – tehát ezeket a fényes területeket nem úgy kell elképzelni, hogy a csillagok a köd belsejébe ágyazódva „átvilágítanak” azon, hanem ellenkezőleg: egy jókora területen ionizálták, ill. kisöpörték a gázt, így egy ablakon „beláthatunk” a csillagbölcső szívébe. A „völgy” végződését a markáns sötét alakzat, a „Halszáj” nevű beharapás adja, amely semleges gázból és porból áll. E fölött és mellett azonban még egy ionizációs front található, így a „Halszáj” nem más, mint egy hengeres, sötét betüremkedés a már ionizált területre. Majd extrapolációval kiterjesztették a modellt egy sokkal nagyobb területre, nagyjából negyed fokot lefedve a ködből. Némi mesterséges „zaj” hozzáadásával elmosták a front felületét (hiszen ez nem egy határozott szint, hanem egy átmeneti, fénylő réteg). Ezt fénykibocsátásra kellett késztetni: az ionizációs frontot egységnyi felületekre osztották, majd kiszámolták a rájuk jutó fény intenzitását (ez gyakorlatilag a napállandó fogalmának alkalmazása) a megvilágító csillagoktól való távolság és a sugárzás irányával bezárt szög alapján. Az egyes területek ennek függvényében „ragyogtak” fel.

A Trapézium szokatlan szemszögből

Még hátra volt a modell feltöltése égitestekkel. A globulákat, lökéshullámokat és proplydokat (protoplanetáris korong) a HST képek alapján egyszerű volt megalkotni, és a csillagok elhelyezése sem okozott különösebb problémát. A végeredményt néhány perces videó formájában tették közkinccsé. A valóban meglepő és látványos film során körberepülhetjük a Trapéz-halmaz több parszeknyi régióját, közel merészkedhetünk a forró O színképtípusú csillagokhoz, láthatjuk a közéjük ékelődött proplydokat, globulákat, Herbig-Haro objektumokat. Igazán nagyszerű élmény, mely után másképp nézünk a távcsőbe is!

Az Orion-köd (M42-43) Wolf Sándor rajzán. Munkája az archívumban található egyik legjobb rajz az égitestről: „Minden nagyításnál rengeteg részlet látszódik. A külső területek 60, míg a belsők 185x-ös nagyítással mutatják a legtöbb részletet.” A rajz elkészítéséhez Sándor egy 203/1200-as Newton-reflektort használt 60x-os nagyítással. Az észlelés dátuma 2004. 12. 18/19, a rajz 1 óra 50 perces munka eredménye. A látómező mérete 45 ívperc.

Csillagok színes végnapjai

A kis és közepes tömegű csillagok (0,8-8 MNap), életük végén vörös óriássá fúvódnak fel, magjukban a hélium fúziója folyik. Ennek – a csillag életének mintegy 10%-át kitevő – szakasznak a végén a csillag ledobja gázburkát, és így láthatóvá válik a csupasz, forró csillagmag, melyben energiatermelés már nem folyik. Egy fehér törpe születik, amely erős ultraibolya sugárzásával fénylésre készteti a ledobott gázanyagot, létrehozva egy új planetáris ködöt. Leghíresebb képviselőjük a Lyra csillagkép Gyűrűsköde, azaz az M57, de több szempontból sem tipikus képviselője fajtájának. Magányos objektumok esetében várható gömbszimmetrikus anyagledobódás, de mint tudjuk, a csillagok kétharmada kettős vagy többes rendszer tagja. A ledobott gáz így igen érdekes pályákat írhat le, például igen gyakori a bipoláris szerkezet, vagy egyfajta kettős, táguló paraboloid alak. A ledobódás ciklikussága miatt a gázködben bonyolult rétegződés, héjszerkezet alakulhat ki. A gáz sűrűsége is jelentősen befolyásolja a kialakuló szerkezetet. Valójában minden csillag egyedi megjelenésű planetáris ködöt hoz létre.

Három planetárisköd-egyéniség: NGC 3242, NGC 6543, Minkowski 2-9

A gömbszimmetrikus ködök kivételével az sem mindegy, hogy milyen a rálátás szöge. Az összetett szerkezetű Macskaszem-köd (NGC 6543) esetében például két, egymásra merőleges ovális gyűrűt láthatunk, a köd belső részének peremén két szimmetrikus ívvel. Ezt az egészet többszörösen koncentrikus gázhéjak övezik, sok ívperccel távolabb pedig egy korábbi anyagledobás halvány, táguló maradványa látható (vagyis inkább csak fényképezhető). Ennek a szerkezetnek a modellezése viszonylag egyszerű. Legbelül egy ellipszoid alakú héj található, melyet a végein két, nagyjából nyomott gömb alakú gázledobódás határol.

A Macskaszem-köd térbeli szerkezete

Másik nagyon tipikus eset, amikor két, hosszúkás lebeny nyúlik ki a csillagtól ellentétes irányban. Legszebb képviselőjük a Minkowski 2-9, más néven Pillangó-köd az Ophiuchus csillagképben. Az M10-től 7 fokkal délkeletre fekvő protoplanetáris köd 14 magnitúdós, fényereje 17”-es hosszúkás felszínén oszlik el. Az Űrtávcsővel készített felvételek egyértelműen megmutatták valós szerkezetét: a központi csillag körül igen apró, gömbszimmetrikus felhő van, melyből két, paraboloid felületű anyagsugár indul ki ellentétesen. A jelenség magyarázatául a rendszer jellegzetességei szolgálnak, a központi csillag ugyanis szimbiotikus változó. A forró szubtörpét és a vörös óriást körülvevő gázgyűrű eltéríti az óriás csillagszelét, mely így kénytelen a korongra merőlegesen elhagyni a rendszert. Ám mivel a gázsugár nemcsak a korongra merőleges, hanem azzal párhuzamos sebességkomponenssel is rendelkezik, a jet idővel kissé szétnyílik, létrehozva az igen látványos Pillangó-struktúrát.

Német és mexikói kutatók a Szaturnusz-köd (NGC 7009) térbeli szerkezetét vizsgálták. Céljuk az volt, hogy egyszerű felvételekből tomográfiai módszerekkel térbeli képet állítsanak elő. Sikeres munkájuk eredményét videó formájában tették közzé: a szemlélő digitálisan „megforgathatja” a ködöt, minden irányból szemügyre véve.

A Szaturnusz-köd térbeli rekonstrukciója

Keveseknek adatik meg a lehetőség, hogy a Szaturnusz-köd (NGC 7009 PL Aqr) „füleit” vizuálisan megfigyelhessék. Sánta Gábor bizonyosan közéjük tartozik, rajza 254/1200-as Dobson-távcsővel, 300x-os nagyítással és UHC szűrővel készült 2008. szeptember 9-én, a LM mérete 4’. A hatszögletű központi gyűrűből kiinduló vékony sávok, végükön kis, fényesebb csomókkal, kísértetiesen hasonlítanak a Szaturnusz idei látványához. Őszi éjszakákon ne feledkezzünk meg a Helix-köd árnyékában megbúvó kicsiny, de fényes objektumról!

Térbeli csodák

A komolyabb, matematikai-fizikai alapokon nyugvó térbeli rekonstrukció mellett mi magunk is előállíthatunk „térbeli” képet. Jól ismert az anaglifek módszere, amikor is két, kissé eltérő szögből felvett képet kék és vörös színnel, enyhén egymás mellé nyomtatnak. Az így keletkezett képet vörös-kék szemüveggel kell nézni, hogy összeálljon a térbeli kép. A csillagászati objektumok azonban nagyon messze vannak, így igencsak bajos lenne olyan képeket készíteni, melyeken parallaxisuk látszik. Ezért itt egy „mesterséges” nézőpontot hoznak létre, s az így eltolt képeket színezik meg. Míg ez az eljárás a naprendszer égitestjeinél (melyek mérete jól ismert) sikerrel alkalmazható, és valós eredményre vezet, a mélyég-objektumok esetében már bajosan valósítható meg. Ehhez ugyanis ismerni kellene a ködök egyes részleteinek tőlünk mért távolságát, vagy legalábbis azok arányát, nem is beszélve a csillagokról. Persze e nélkül is látványos lehet egy mélyég-anaglif!

Anaglif Orion-köd

Laurent Laveder anaglif asztro-tájképei

A másik módszer a két kép egymás mellé nyomtatása valós színekkel. Itt a megfigyelőt egy kis szemtornára késztetik, ugyanis a monitorra úgy kell nézni, mintha a végtelenbe bámulnánk, s akkor a két kép összeállni látszik – térben!

Az Orion-, Hangya- és Rozetta-köd sztereoszkopikus feldolgozása

Ezek a látványos felvételek bizonyosan elnyerik a nagyközönség figyelmét is, különösen a cikkben is bemutatott két videó aratott nagy sikert az Interneten. Itt a Csillagászat Nemzetközi Éve, itt az ideje más szemszögből látni a világot!

Sánta Gábor

(Ez a cikk a Meteor 2009/9-es számában jelent meg.)