Hat galaxis, egy közös sors: pillantás a 12 milliárd éves múltba

A TGSS J1530+1049-ből érkező sugárzás több mint 12 milliárd évig utazott, mire elérte a Földet. A forrás abban a korban létezett, amikor a Világegyetem mindössze másfél milliárd éves volt – a jelenlegi korának alig egytizede. Érdekesség, hogy a galaxis távolságát korábban tévesen becsülték meg: a 2018-as felfedező megfigyelések alapján a kutatók még jóval nagyobb vöröseltolódást (z≈5,7) feltételeztek, ami még korábbi kozmikus korszakba helyezte volna az objektumot. A JWST új, spektroszkópiai mérései pontosították ezt az értéket z≈4-re, ami mintegy másfél milliárd éves univerzumkorra utal.

Az ilyen extrém távoli, úgynevezett nagy vöröseltolódású rádiógalaxisok (angolul high-redshift radio galaxies, HzRG) a csillagászok kedvenc „időkapszulái”: segítségükkel megfigyelhető, hogyan kezdtek kialakulni az első galaxishalmazok és óriásgalaxisok az ősrobbanás után néhány száz millió évvel.

Rádiótávcsövek és a Webb-űrtávcső közös munkája

A kutatás két, egymást kiegészítő megfigyelési technikára épült. Az egyik oldalon a rádiócsillagászat állt: a Gabányi Krisztina Éva vezette csoport a világ legérzékenyebb rádióinterferométer-hálózatai közé tartozó Európai VLBI Hálózatot (EVN) és a brit e-MERLIN rendszert – köztük a 76 méteres Lovell-teleszkópot – használta, hogy milliívmásodperces felbontásban tárják fel a galaxis központjában elhelyezkedő rádiósugárzó struktúrák alakját és elhelyezkedését.

A másik oldalon a NASA/ESA/CSA James Webb-űrtávcső (JWST) infravörös megfigyelései álltak, Aayush Saxena (Oxfordi Egyetem) vezetésével, amelyek a terület ionizált gázát és a benne rejtőző galaxisokat térképezték fel. A két, egymástól független adatsor együtt mutatja meg, mi történik a fiatal aktív galaxismag körül.

Az eredmények két szakcikkben jelentek meg 2026-ban: Aayush Saxena és munkatársai az Open Journal of Astrophysics-ban, Gabányi Krisztina Éva és munkatársai pedig az Astronomy & Astrophysics-ban közölték méréseiket.

Nem egy galaxis, hanem hat – egy formálódó galaxishalmaz magja

Az egyik legnagyobb meglepetést az okozta, hogy a JWST nem egyetlen galaxist talált a rádióforrás helyén, hanem legalább hat, egymáshoz szorosan közeledő galaxisból álló rendszert egy mindössze néhány tízezer fényév átmérőjű térrészben. A hat galaxis közül négy már önmagában is nagy tömegű, együttes csillagtömegük eléri a több száz milliárd naptömeget.

Az ilyen, korai galaxisegyütteseket protoklasztereknek nevezik: ezek a mai, sok ezer galaxisból álló galaxishalmazok ősei. A kutatók szerint most egy ritka pillanatot sikerült megörökíteniük, amikor a leendő halmaz tagjai még külön-külön léteznek, de már láthatóan egy nagyobb rendszerré olvadnak össze – ez a kép figyelemre méltóan hasonlít azokra a szimulációkra, amelyek a mai óriás halmazközponti galaxisok (brightest cluster galaxies) korai, gyors összeolvadásokon keresztüli kialakulását modellezik.

Egy fiatal fekete lyuk a színfalak mögött

A rádiós megfigyelések a hat galaxis egyikének, a rádióforrást hordozó objektumnak a szívében egy szupernagy tömegű fekete lyukat azonosítottak, amely aktívan nyeli az anyagot a környezetéből, miközben egy részét nagy sebességű anyagkilövellések (jetek) formájában vissza is lövi a térbe.

A feltárt rádiószerkezet mindössze mintegy 17 ezer fényév átmérőjű – ez a viszonylag kis méret arra utal, hogy a galaxis aktív magja kozmikus léptékben még nagyon fiatal. A kutatók az ilyen objektumokat „közepes méretű szimmetrikus objektumoknak” (medium-sized symmetric objects) nevezik: ezek olyan kompakt rádióforrások, amelyek még nem törtek ki a befogadó galaxisuk csillagközi anyagából, és a később óriásira növő rádiógalaxisok korai fejlődési stádiumát képviselik.

A rádiósugárzó tartomány térbeli elrendeződése – észak–déli megnyúlás – szembetűnően hasonlít a JWST által kimutatott, ionizált gáz eloszlásához, bár utóbbi jóval nagyobb, közel 75 ezer fényév kiterjedésű térséget fed le. Ez arra utal, hogy a fekete lyukból induló rádiónyalábok közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a körülöttük lévő gázfelhőkkel, és alakítják azok mozgását.

Miért fontos mindez?

A TGSS J1530+1049 és hozzá hasonló, rendkívül távoli rádiógalaxisok kulcsfontosságúak két nagy nyitott kérdés megválaszolásához: hogyan nőhettek szupernagy tömegűvé a fekete lyukak már az Univerzum első másfél milliárd évében, és hogyan alakultak ki a ma megfigyelhető óriás elliptikus galaxisok kisebb galaxisok egymás utáni összeolvadásaiból. A rendszer lehetőséget ad arra, hogy egyszerre kövessük nyomon egy óriásgalaxis felépülését és a benne lévő fekete lyuk növekedését – egyfajta „kozmikus építkezés” tanúi lehetünk, amelynek végterméke a mai lokális Univerzum legnagyobb galaxisainak őse.

A kutatást magyar oldalról a HUN-REN és az NKFIH TKP2021-NKTA-64 számú kiválósági pályázata támogatta.