Két galaxishalmaz látványos karambolja
A Lövedék-halmaz nem egyetlen halmaz, hanem két, egymáson áthaladó galaxishalmaz együttese, amelyeket egy friss ütközés köt össze. Az ütköző halmazok közül az egyik nagyobb és nyúltabb, a másik kompaktabb és gömbszerűbb, köztük mintegy 1,5 millió fényév a távolság. Ez az elképesztő kozmikus távolság nagyjából fele a mi Tejútrendszerünkhöz legközelebbi nagy galaxis, az Androméda-távolságának. Képzeld el, milyen lenne az égbolt, ha tucatnyi galaxis látszana ilyen közel!
Az 1992-ben felfedezett Lövedék-halmaz nemcsak galaxisokat, hanem rengeteg izzó, forró gázt is tartalmaz, amelynek hőmérséklete eléri a több tízmillió Celsius-fokot. Ez a gáz gyakori a galaxishalmazokban, főként amikor a gravitációs erő és a galaxisok mozgásából származó kinetikus energia hatására felhevül. Külön figyelmet érdemel, hogy a Lövedék-halmaz gázfelhője két nagyobb felhőre oszlik: a nagyobb, nyúltabb, diffúz felhő a főhalmaz, míg a kisebb, íves alakú, „kemény csóvát” húzó felhő a kompaktabb alhalmaz mellett sűrűsödik. Ennek íves, lökéshullámszerű formájáról kapta a Lövedék-halmaz nevet, hiszen úgy tűnik, mintha a kisebb halmaz átszáguldott volna a nagyobbon.
Sötét anyag – a láthatatlan főszereplő
Bár a galaxisok maguk sokkal kisebbek, mint a közöttük lévő tér, így kevés valódi ütközés történt közöttük, a forró gáz frontálisan ütközött, emiatt jelentős része az összecsapás helyszínén maradt. A sötét anyag azonban másként viselkedik. Bár tömegével és gravitációs erejével mindent befolyásol, sem fényt, sem más sugárzást nem bocsát ki, és csak gravitációs kölcsönhatásban vesz részt az úgynevezett normál anyaggal. Emiatt a sötét anyag sűrű halói az ütközésnél akadálytalanul haladnak tovább, míg a forró gáz visszamarad – ezt a Lövedék-halmaz esetében is megfigyelték.
Az évtizedek során a csillagászok egyre meggyőzőbb bizonyítékokat találtak a sötét anyag létezésére, például a galaxisok szokatlanul gyors keringési sebességéből, amit csakis a láthatatlan anyaggal lehet megmagyarázni. Különösen látványos, hogy a Lövedék-halmaz két halmazában a sötét anyag – tömegét a gravitációs lencsehatás révén térképezték fel – valóban a galaxisokat kíséri, míg a forró gáz középen maradt.
Gravitációs lencse, avagy a kozmikus nagyító
A gravitáció nemcsak a galaxisokat tartja össze, hanem a fényt is elhajlítja. Ha egy nagy tömegű objektum – például sötét anyag csoportosulás – a háttérben lévő galaxisok fényútjába esik, a fényt megnyújtja vagy eltorzítja, ami többnyire statisztikai elemzés után válik láthatóvá. Ezt hívják gyenge gravitációs lencsehatásnak, ami a háttérgalaxisok alakjának torzulásából ismerhető fel. Ezt kihasználva a kutatók aprólékosan feltérképezték, hol rejtőznek a sötét anyag halói.
Külön figyelmet érdemel, hogy a Lövedék-halmaz esete igazolta az elméleteket: a galaxisok tömegeloszlását a sötét anyag dominálja, amely az ütközésnél akadálytalanul hatolt át a forró gázon, mintha semmi nem állt volna az útjában.
JWST – minden korábbinál élesebb kép
A James Webb-űrteleszkópot kifejezetten a Lövedék-halmaz vizsgálatára irányították. Sajátos, kisebb látómezejével ugyan nem tudta az egész halmazt egyben lefotózni, ám még így is kimutatta: a rendszer – benne a csillagok, gáz és a sötét anyag – összesen több száz billió naptömegű, vagyis nagyjából 2×10¹⁴-szer akkora, mint a Napunk. Ez valamivel kisebb a korábbi becsléseknél, ami részben a JWST szűkebb látómezejének, részben élesebb felbontásának köszönhető; ezt most próbálják pontosítani földi óriásteleszkópok, illetve más űreszközök adataival.
A JWST felvételei arra is rámutattak, hogy a főhalmazban legalább három jelentősebb galaxiscsoport található, holott simább eloszlás lett volna várható. Ez további galaxisütközések nyomára utal, vagyis a régió múltja bonyolultabb, mint eddig sejtették.
Újabb lépés a sötét anyag nyomában
A fentiek tükrében a sötét anyag továbbra is láthatatlan, ám közel sem érzékelhetetlen. Minden új teleszkópos vizsgálattal egyre pontosabbá válik a kép, és a Lövedék-halmaz túlzás nélkül a legmeggyőzőbb bizonyíték erre az anyagra. Akármilyen titokzatos is, minden ilyen felfedezés közelebb visz a megértéséhez – és talán hamarosan végre fényt deríthetünk arra is, miből áll valójában az univerzumot uraló sötét anyag.
