Galaxisunk szerkezetének megfigyelése

Galaxisunk szerkezete nem csak hosszas mérések eredményeként rajzolódik ki, hanem bizonyos struktúrákat hatalmas távcsövek nélkül is megfigyelhetünk. A Naprendszerünk szomszédságában húzodó spirálkarokat $-$ egészen 6$-$8 ezer fényévig $-$ meglehetősen könnyen nyomon lehet követni akár binokulárral, akár szabad szemmel. Így lehetőség nyílik arra, hogy mind a középiskolások, mind az általános iskolások ne csak tankönyvből ismerjék meg Tejútrendszerünk szerkezetét, hanem saját maguk is megfigyelhessenek belőle valamit. Ez bármely (a fizikát alap vagy emelt óraszámban tanuló) osztályban vagy akár szakkörön megvalósítható egy egyszerű binokulár és egy közvilágítás által kevésbé zavart hely segítségével. Megfigyeléseinket holdmentes, derült éjszakán végezhetjük el.

Ebben a fejezetben szeretném bemutatni, hogy az egyes évszakokban az ég mely területén figyelhetjük meg Galaxisunk spirális szerkezetét. Ehhez tehát nincs szükség egyébre, mint sötét égre, binokulárra, és persze nem árt ismerni a nagyobb csillagképeket, főként azokat, amelyek a Tejút sávjának közelében helyezkednek el. (Ezek nagyon gyorsan elsajátíthatók.) Amikor kimegyünk diákjainkkal az ég alá, kezdjük azzal, hogy megmutatjuk nekik ezeket a főbb csillagképeket. Ehhez segítségünkre lehet számos planetárium program, ilyen például a linux-os xephem vagy az xplns, a dos-os skyglobe (a következő oldalakon látható ábrák ezzel a programmal készültek), vagy a windows-os guide. A Tejútrendszer vizsgálatára a kora őszi és a kora tavaszi időszakok a legjobbak. Az első esetben galaxisunk centruma, a második esetben anticentruma figyelhető meg kényelmesen a kora esti órákban.

Ahhoz, hogy könnyen tudjunk tájékozódni az égen, ismertessük meg diákjainkkal a galaktikus koordinátarendszer alapvető elemeit. A galaktikus koordinátarendszer alapja a Tejútrendszer középvonala, a galaktikus egyenlítő, amely óriási kört ír le az égen. A galaktikus hosszúságot a galaktikus egyenlítőn mérjük $0^{\circ}$ és $360^{\circ}$ között. $0^{\circ}$ a Tejútrendszer középpontja irányába esik, $90^{\circ}$-ot a Naprendszer szomszédságában található csillagok keringési iránya jelöli ki, $180^{\circ}$ épp átellenben esik a középponttal (ebbe az irányba esik legközelebb galaxisunk pereme), végül $270^{\circ}$ az az irány, ahonnan a Naprendszer szomszédságában lévő csillagok ``érkeznek''. A galaktikus szélességet $0^{\circ}$ és $90^{\circ}$ között mérjük (akárcsak a földrajzi szélességet), és azt adja meg, hogy a galaktikus egyenlítőhöz képest hol található egy adott objektum. A galaktikus pólusok jelentik a $90^{\circ}$-os szöget. Az északi galaktikus pólus a Coma Berenicesben található, míg a déli galaktikus pólus a Sculptor csillagképben.

Az iskolaév kezdetén, ősszel még látható a nyári tejút (24. ábra),

Figure: A nyári tejút.

amely széles ívben indul a Sagittariusból, keresztül a Scutumon és az Aquilán, fel a Cygnusig (amely a nyári időszakban áppen a fejünk felett található), majd innen halad a Cepheusba, a Cassiopeiaba és a Perseusba. A legfényesebb tejútfelhők a Sagittariusban láthatók, mivel galaxisunk centruma is ebben az irányban helyezkedik el, melynek irányát meg is mutathatjuk: a $\gamma$ Sgr-tól kb. $4^{\circ}$-kal nyugat$-$észak-nyugatra található, de az intersztelláris por és gáz fényelnyelése miatt semmit sem láthatunk belőle.

A $90^{\circ}$-os galaktikus hosszúság iránya a Cygnusba esik, a Denebtől kb. $5^{\circ}$-kal észak-keletre.

A nyári tejút legfeltűnőbb szabadszemes alakzata a Nagy Hasadék (25. ábra),

Figure: A Nagy Hasadék.

amely a Denebtől kiindulva a dél-nyugati irányban két, többé-kevésbé párhuzamos ágra osztja a tejutat, mind szabadszemmel, mind binokulárral nézve nagyon érdekes látványosság, nagy élmény lehet diákjaink számára. Ez egy nagy kiterjedésű porsáv galaxisunk síkjában, amely elnyeli a mögötte lévő csillagok fényét, ezért látjuk sötétebbnek az ég azon területét. A Nagy Hasadék a Sagittariuson is túlnyúlik, át a Scorpius farkán, le messzire a déli égre, ahol is az $\alpha$ Centauri közelében ér véget.

Ha a Sagittarius felé nézünk, több réteget is megfigyelhetünk. A legtávolabbi alakzat, amit észlelhetünk, egy szelet galaxisunk központi kidudorodásából (26. ábra).

Figure 26.: A dudor.

Ez nem más, mint a $\gamma$ Sgr és a $\delta$ Sgr vidékén megfigyelhető Nagy Sagittarius Csillagfelhő. Ez kb. 25$-$35 ezer fényévre helyezkedik el tőlünk, tehát binokulárral még a legfényesebb csillagok sem bonthatók fel. A Nagy Sagittarius Csillagfelhő kb. $3^{\circ}-7^{\circ}$ távolságra helyezkedik el a galaktikus egyenlítőtől, ezért amikor észleljük, éppen ``elnézünk'' azon spirálkarok fölött, amelyek közöttünk és a galaktikus centrum között húzódnak.

Jól megfigyelhető számos spirálkar-indikátor is, mivel a csillagközi anyag (amelybe beletartoznak a nagy hidrogén felhők is) nem egyenletesen oszlik el, hanem kisebb-nagyobb felhőkben fordul elő. Ez más közeli galaxisokban is jól látható. Jó példa erre a déli égbolton található Szeneszsák, amely egy porköd.

A Kis Sagittarius Csillagfelhő (amely $3^{\circ}$-kal észak-keletre található a $\mu$ Sgr-től) hoszszabb, észak$-$észak-nyugati oldalán nagyjából félúton egy kicsi, sötét köd azonosítható. A Kis Sagittarius Csillagfelhő távolsága 16 ezer fényévre tehető. Ha ez az érték pontos, akkor ez a sötét kis felhő valamelyik spirálkarhoz tartozik, amely a Napot is magába foglaló karnál közelebb húzódik a galaktikus centrumhoz. Valószínűleg a belső kar része, azé a karé, amely a legelső spirálszerkezet a központi kidudorodáson kívül.

Ha a Kis Sagittarius Csillagfelhőre nézünk, egy olyan ``ablakon'' pillantunk keresztül, amely a Sagittarius-Carina-kar sötét intersztelláris anyagán nyílik. A Nap spirálkarján belül eső szomszédos spirálkar a ``Sagittarius-Carina'', mivel a benne látható legtöbb köd és nyílthalmaz a Carina észak-keleti részében és a Sagittariusban helyezkedik el.

Figure: A Sagittarius-Carina karban található néhány nyílthalmaz és köd, valamint a Tejútrendszerünk közepének helye. (W. Keel, Cerro Tololo)

A Sagittariusban ezek között láthatjuk az M8 (Lagúna-köd) diffúz ködöt, az M20 (Trifid-köd), és az M17 (Omega-köd), valamint az M21 és M18 nyílthalmazokat (27. ábra).

Mielőtt elhagynánk a Sagittariust, hívjuk fel diákjaink figyelmét a legfontosabbra, hogy saját spirákarunkat is látjuk, melyet 2$-$3 magnitúdós csillagok képviselnek, amelyek alkotják magát a Sagittarius csillagképet. Ezek közül a $\lambda$ Sgr a legközelebi, kb. 70 fényévnyire van. A Sagittarius irányában nagyon kevés olyan objektum található, amely a spirálkarunkhoz tartozik. Ez egy nagyon fontos tényről árulkodik: a Nap spirálkarunk belső peremén helyezkedik el. Ha saját spirálkarunkhoz tartozó asszociációkat, halmazokat és ködöket akarunk megfigyelni, akkor nem galaxisunk belső vidékei felé kell tekintenünk, hanem épp ellenkező irányba, a téli tejút irányába.

Ha az Aquila tejútrészletét figyeljük meg, akkor saját spirálkarunk fényes előtércsillagain nézünk keresztül, melyek mögött hosszú, viszonylag üres spirálkarközi terület következik, majd nagyon távoli csillagfelhőket pillanthatunk meg. Ha a Cygnusban nézelődünk, saját spirálkarunkba látunk bele. Így közeli asszociációkat és ködöket figyelhetünk meg. Ilyen példa a Cygnus OB7 asszociáció, melynek legfényesebb csillaga a Deneb, amely a tőle 70 fényévre található Észak-Amerika-köd legfontosabb ``fényforrása''. Ha van elegendő időnk, hagyjuk gyönyörködni diákjainkat a Cygnusban hemzsegő halvány csillagokban, amelyek binokulárral nézve a felbonthatóság határán vannak.

Ha a Cygnustól tovább nézelődünk észak felé a Cepheusba, nagyon feltűnő, hogy ismét ``eltűnnek'' az eddig oly fényes csillagmezők (28. ábra).

Figure: A Cepheus és a Perseus körüli porfelhők.

Ezen a területen ismét hatalmas fényelnyelő anyag van. Nagyon jó példa ez arra, hogy bemutassunk diákjainknak az intersztelláris anyag létezését.

A Cepheusból továbbhaladva az tűnik fel, hogy a perseusbeli tejút sokkal halványabb és szegényesebb, mint a Cassiopeiaban. A Perseusban található Ikerhalmaz kivételével nagyon kevés csillag figyelhető meg. Ennek az az oka, hogy a Perseus irányában különösen vastag spirálkarunk intersztelláris poranyaga, míg a Cassiopeia felé ``ablak'' nyílik, amelyen keresztül saját spirálkarunk csillagai mögött a kifelé következő spirálkart is megpillanthatjuk. Tehát ha a Cassiopeia irányába nézünk, saját spirálkarunkba nézünk bele, mivel a kar peremén helyezkedünk el. A Cassiopeia legtöbb nyílthalmaza a Perseus-karban helyezkedik el.

Ezek után eljutottunk oda, hogy a tejút további általános tanulmányozását már a téli tejútban (29. ábra)

Figure: A téli tejút.

kell folytatnunk. A téli tejút alapvetően különbözik a nyári Tejúttól: homogén derengést látunk, melyben nem láthatók fényes csomósodások vagy sötét alakzatok. Ez részben annak tudható be, hogy galaxisunk pereme felé nézünk, ahol nem láthatóak olyan gáz- és porfelhők, mint a galaktikus centrum felé. A galaktikus anticentrum $3,5^{\circ}$-kal keletre helyezkedik el a $\beta$ Tauritól.

Mivel spirálkarunk peremén helyezkedünk el, szükségképpen át kell néznünk a spirálkarunk magján, ha a téli tejutat figyeljük. Ezt megerősíti néhány viszonylag közeli nyílthalmaz, asszociáció és fényes köd jelenléte a Perseus és a Canis Maior közötti szakaszon. Ezekben, valamint a Taurusban és az Orionban számos asszociáció és nyílthalmaz figyelhető meg. Ezek sajátos elrendeződése talán annak köszönhető, hogy Napunk kissé ``kilóg'' a Tejútrendszer síkjából, vagyis nem csak ``visszafelé'', hanem ``lefelé'' is nézünk saját spirálkarunkra. Lehetséges azonban, hogy mindez csak spirálkarunk helyi irregularitásának eredménye.

E néhány objektum megtekintésével bepillantást adhatunk a diákoknak Tejútrendszerünk spirális szerkezetének néhány részletébe. Egy ilyen távcsöves-szabadszemes nézelődés nemcsak hatalmas élményt nyújthat a tanulóknak, hanem ismereteik gyarapodását is elősegíti.