Megoldódott a kozmológia “tyúk–tojás rejtélye”?

Mi volt előbb, a galaxisok vagy a galaxishalmazok? – Elméletileg eddig mindkét változat elképzelhető volt. A kozmológia egyik irányzata szerint a Világegyetem nagyléptékű szerkezete “alulról felfelé” (a korábban keletkezett, kisebb objektumok csoportosulásával), míg a másik szerint “felülről lefelé” (a kezdetben létrejött, nagyléptékű szerkezet feldarabolódásával) alakult ki. A Birminghami Egyetem csillagászai most azt állítják, sikerült perdöntő bizonyítékot találniuk arra, hogy a galaxisok kialakulása megelőzte a galaxishalmazokét. A ROSAT röntgenműhold megfigyeléseit elemezve a kutatók felfedezték, hogy a galaxisok közti forró gáztömegekben ma is felfedezhető a galaxisok keletkezésének utófénylése.

Egy közeli galaxiscsoport (a Virgo halmazban) azonos léptékű optikai- és röntgenképe.
A galaxisok közti forró gáztömegek csak a röntgentartományban észlelhetők,
az optikai távcsövek számára láthatatlanok

A Világegyetem hierarchikus szerkezetű: a csillagok galaxisokba, a galaxisok pedig kisebb-nagyobb csoportokba, végül halmazokba tömörülnek. A galaxisok közti tér nem üres, hanem több millió fokos gáz tölti ki, amely röntgenhullámhosszakon erősen sugároz. A birminghami csillagászok dr. Trevor Ponman vezette csoportja a ROSAT műhold adatai alapján a kisebb csoportosulások és a nagy galaxishalmazok forró gázának röntgensugárzását hasonlította össze, és az elemzésből arra következtetésre jutott, hogy a kisebb csoportosulásokban a gáz forróbb, és kevésbé szóródott szét, mint a galaxishalmazokban. Ezt csak az magyarázhatja, hogy a galaxisok kialakulása során a bennük levő gáztömegek olyan többletenergiára tettek szert, amely a galaxisok közti gázban már nem jelenik meg.
A galaxisok kialakulása során nagyszámú csillag keletkezik, amelyek közül a legnagyobb tömegűek viszonylag hamar kiégnek, és szupernóvaként szétrobbannak. A robbanás során hatalmas energia szabadul fel, amely a fiatal galaxisok gáztömegeit több tízmillió fokra is felhevítheti, így a gáz olyan nagy energiára tehet szert, hogy nagy sebességű, forró “galaktikus szél”-ként elhagyja a galaxist, és felmelegíti a körülötte levő gáztömegeket. A nagy galaxishalmazokban ennek viszonylag csekély a hatása, mivel a gáztömegeknek a gravitációs középpont felé zuhanása közben felszabaduló energia jóval hatékonyabban hevíti a gázt. A kisebb, laza csoportosulásokban azonban ez lehet a fűtés fő forrása.
A számítások szerint a szupernóva-robbanások energiája hatékonyabban érvényesül, ha még a galaxisok csoportosulása előtt kerül a gáztömegekbe. (Később ugyanis az energia már inkább arra fordítódik, hogy megakadályozza a gáztömegek zuhanását.) Vagyis a galaxisok gázfelhői csak akkor hevülhetnek fel a megfigyelt hőmérsékletre, ha a galaxisok kialakulása megelőzte a galaxisok csoportosulását és halmazokba szerveződését. Ez egyúttal azt is megmagyarázza, hogy a galaxisok keletkezése miért szakadt félbe évmilliárdokkal ezelőtt: a galaxisok közti gáztömegek ugyanis addigra már túl forróvá váltak ahhoz, hogy a gravitáció hatására összecsomósodjanak, s új csillagok képződjenek bennük.

(Royal Astronomical Society)