Messier 87: óriási elliptikus galaxis

A Virgo-halmaz legnagyobb és legfényesebb tagja, mely közel esik a halmaz dinamikai középpontjához. A galaxisban található egy figyelemre méltó aktív galaxismag, ami erősen sugároz a spektrum valamennyi tartományában, különösen erősen a rádióhullámok tartományában. Mivel egyike a legnagyobb elliptikus galaxisoknak és egyben a legfényesebb rádióforrás az égbolton, egyaránt kedvelt célpontja az amatőr- és profi csillagászok vizsgálatának. A jet anyaga erős röntgenforrás is, és a galaxis egyike a legjobban tanulmányozott rádiógalaxisoknak. Viszonylagos közelsége és a magra való jó rálátás miatt kézenfekvő célpontja a nagyenergiájú tevékenységek tanulmányozásának.

Átmérője 120 000 fényév körüli, ötödével nagyobb, mint a Tejútrendszer szélessége. Míg galaxisunk inkább korong alakú, addig az M87 közel gömbformájú.
Az M87 tömege 100 000 fényév sugarú gömbön belül (2,6 ± 0,3)×10¹² naptömeg, mintegy tízszer nagyobb a Tejútrendszernél.
Fontosabb kísérőgalaxisai: NGC 4476, NGC 4478, NGC 4486A, NGC 4486B

Charles Messier fedezte fel 1781. március 18-án egyetlen éjszaka alatt nyolc másik üstököskómaszerű objektummal együtt, amelyek közül hetet ugyanebben a régióban talált meg.

1918-ban Heber Curtis a Lick Obszervatórium csillagásza fedezte fel azt a galaxisból kinyúló anyagkiáramlást, amit ő „különös egyenes sugárként” írt le.

Walter Baade és Rudolph Minkowski 1954-ben azonosította az M87-et a Virgo A jelű, egyik legerősebb rádióforrással. A rádiómérésekből ismeretes, hogy a kilövellést erős mágneses térben mozgó töltött részecskék – szinkrotronsugárzás – okozzák. Az M87 ezenkívül röntgenforrás is. 1956-ban J.E Baldwin és F.G Smith cambridge-i kutatók egy gyenge rádiófényudvar derengést is találtak a galaxis körül.

A galaxisból kinyúló jet miatt 1966-ban Halton C. Arp 152. objektumként - galaxis poláris anyagkifúvással csoportba - katalogizálja az általa szerkesztett Különleges galaxisok atlaszába. 1977-ben szintén neki sikerül a jet szerkezetét több kisebb felhőre, anyagcsomóra felbontania.

Szupermasszív fekete lyuk

Csillagászok számításai szerint a galaxis közepén egy hozzávetőleg 3,2 milliárd (3,2 ± 0,9)×10⁹ naptömegnyi szupermasszív fekete lyuk található. Ekkora tömegű fekete lyuk eseményhorizontjának sugara: 9,4504×10⁹ km, azaz 63,17 CsE. Tehát az M87 magjának eseményhorizontja nagyobb, mint Naprendszerünk a Plútó pályájáig. Újabb kutatások szerint a központi fekete lyuk tömege a Nap tömegének akár 6,4 milliárdszorosa is lehet. Az M87 az egyik legközelebbi nagy méretű galaxis, melynek a közepén lévő, nagy méretű fekete lyuka viszonylag könnyen vizsgálható, és ennek eredményeiből következtetések vonhatók le a sokkal távolabbi galaxisok és kvazárok fizikai tulajdonságaira. Amennyiben például a fekete lyuk tömege valóban nagyobb a korábban feltételezettnél, akkor az összes többi, galaxis közepén lévő fekete lyuk tömegére vonatkozó becslést felül kell vizsgálni, ez például megoldhatja a kvazárok közepén fekvő fekete lyukakkal kapcsolatos ellentmondásokat, azok energiakibocsátásához ugyanis a jelenleg ismerteknél lényegesen nagyobb, 10 milliárd naptömegű fekete lyukakra van szükség, ami korábban ismeretlen volt, az új számítások szerint azonban már korántsem elképzelhetetlen.

Jet

 

 

A galaxis magjából egy relativisztikus anyagsugár (jet) nyúlik ki mintegy 6000 fényév hosszan (A VLA rádióteleszkóp mérései szerint ez a sugár inkább 7-8000 fényév). Az anyagsugár anyaga a fekete lyuk akkréciós korongjából a lyukba hulló és a pólusa irányában távozó szubatomi részecskék közel fénysebességre gyorsult nyalábja, amely a felvételek szerint mindössze néhány tized fényévnyire ered a fekete lyuktól. Az eredet helyét a VLA rádióteleszkóppal igazolták, amely a fekete lyuk néhány század fényévnyi környezetét is láthatóvá tette. Ez az első eset, hogy ennyire szűk részecskenyalábnak megtalálták a kiindulópontját. A nyaláb 60°-os szögben indul, de a forgó fekete lyuk szorosan felcsavarja forgástengelye körül a mágneses erővonalakat és ezt követve néhány fényévnyi távolságban már 6°-osra szűkül, azután még több ezer fényév távolságig közel egyenesen halad.

A jet különlegessége, hogy sokáig csak egy (nem pontosan) felénk mutató kilövellést láttak. Ellenpárját sokáig nem találták. Már az a gondolat is felmerült, hogy az M87 valamiféle különleges objektum, amely fizikailag különbözik a szupermasszív fekete lyuk középpontú galaxisoktól. 1992-ben a Hubble űrtávcső egyik felvételén felfedezték az anyagkiáramlás ellenpárját a galaxis másik oldalán. Pontosabban a végét, ahol beleütközik az intersztelláris anyagba. Az ív alakú lökésfront távolsága a centrumtól ugyanúgy 6000 fényév körüli, mint a másik, felénk mutató kilövellés hossza. A jelenség úgy értelmezhető, hogy az ellenirányú kilövellés „alagutat vágott” a galaxis anyagába és az ebben végighaladó részecskék nem látszanak, de a végén az intersztelláris anyagba ütközve sugárzást keltenek.

Az anyagsugárban 1999-ben egy fényes csomót fedeztek fel a Hubble űrtávcső segítségével ultraibolya tartományban, mely a megfigyelés évei alatt folyamatosan változtatta fényességét, időnként a galaxismagot is túlragyogta.

Szuperluminális mozgás

A Hubble űrtávcsővel készült képekből 1999-re világossá vált, hogy az M87 jetjének anyagcsomói mozgásában 4−6x−os fénysebességet mérnek. Erről a jelenségről úgy vélik, hogy a sugár relativisztikus sebességének vizuális következménye (optikai csalódás), és nem valódi, fénysebességet meghaladó sebesség. Az ilyen jelenségek észlelése alátámasztja a kvazárok, a BL Lacertae objektumok (blazárok) és rádiógalaxisok elméletét, melyek mind ugyanannak a jelenségnek következményei, melyet aktív galaxismagként ismernek, csak épp különböző szögekből látunk rájuk.

Röntgensugárzó hurkok és gyűrűk

A Chandra űrtávcső forró, röntgensugárzó gázokból álló hurkok és gyűrűk jelenlétét figyelte meg, melyek beterítik a galaxis környezetét. Ezeket a hurkokat és gyűrűket lökéshullámok hozzák létre, melynek intenzitásbeli különbségeit az okozza, amennyi anyagot éppen kidob a szupermasszív fekete lyuk a jetbe. A hurkok eloszlása feltételezi, hogy a kisebb kitörések hatmillió évenként következnek be. A gyűrűk egyike egy igen nagy kitörés eredménye, mely 85 000 fényév átmérőjű lökéshullámot rajzol ki a fekete lyuk körül. A másik figyelemre méltó jelenség egy keskeny, röntgensugárzó, szálas szerkezetű, gázokból álló hatalmas buborék a forró gázban, mely 100 000 fényév hosszan ível át és amit 70 millió évvel ezelőtt okozott egy jelentős kitörés. A rendszeres kitörések megakadályozták, hogy a mag körüli hatalmas gáztömegek lehűljenek és csillagok keletkezzenek. Ez arra utal, hogy az M87 fejlődésére komolyan hatottak és megakadályozta, hogy nagy spirálgalaxissá váljon.

Gammasugárzás

Az M87 nagyon erős gammasugár forrás, melyek az elektromágneses spektrum legnagyobb energiájú sugarai. Ebben a tartományban több mint egymilliószor erősebben sugároz, mint látható fényben. Az M87-ből jövő gammasugarakat 1966-ban észlelték először, de napjainkban már a HESS Cserenkov Teleszkópot használják. Mérések alapján úgy találják, hogy az M87-ből jövő gammasugárzás intenzitása az idő függvényében változik. Mindez igazolja a szupernehéz fekete lyuk jelenlétét, melynek akkréciós korongjából a lyukba hulló anyag a legvalószínűbb forrása a gammasugaraknak. Általában a kisebb átmérő gyorsabb változásokra utal, a nagyobb lassabbakra.

Gömbhalmazok

Az M87 körül szokatlanul nagy a gömbhalmazok száma – talán a legnagyobb, amit bármely más galaxis körül ismernek. Derengő fényudvarként veszik körül az óriási galaxist. 1998-ban a Hubble űrtávcső WFPC2-es kamerája 1057 gömbhalmazt számlált a galaxis belső régiójában. Egy 2006-os felmérés az M87 magja körüli 25'-es sugarú körben a gömbhalmazok számát 12 000 ± 800 darabra becsüli.

Összehasonlítva a Tejútrendszer körül "csak" 158-at ismerünk. Az M87 halója az itt lévő planetáris ködök ESO VLT FLAMES spektrográfjával végzett megfigyelései alapján mintegy egymillió fényév átmérőjű. Ez a méret azonban sokkal kisebb, mint amit a számítógépes modellek előrejeleztek, így a haló külső részét valamilyen eddig ismeretlen hatás elfújta. A Virgo-halmaz közepén, ahol az M87 van, nem ritkák a galaxisok közötti gravitációs kölcsönhatások, egy közeli, nagy galaxis (feltehetően a Messier 84) elhaladása okozhatja a hiányt. A galaxis a nem túl távoli jövőben valószínűleg ütközik és egyesül a Messier 86-tal. Kísérőgalaxisai és gömbhalmazai nemcsak fő galaxisukkal vannak kapcsolatban, hanem egymással is. A halóban található cefeida változócsillagokkal megmérték a galaxis távolságát és közel ugyanazt az értéket kapták, mint kontroll módszerekkel.

A galaxis körül fényes vörös óriásokat, valamint diffúz fényléseket sikerült megfigyelni, amelyek valószínűleg planetáris ködök. A megfigyelt égitestek nem túl szignifikáns sűrűsödést mutatnak az M87 felé haladva. Össztömegüket megbecsülve 10%-a a galaxisba tömörült anyagnak. Ez részben magyarázza csak a hiányzó tömeget, amit a galaxisok rotációs görbéje alapján – Rubin–Ford effektus – sejtenek.

 

Május-június hónapban ideális az észlelése. Az ε Virginistől (Vindemiatrix) nyugat felé a β Leonis (Denebola) irányában 7,75°–ra található. A hozzávezető út felénél – 3,75°-ra – található a 34 Virginis csillag. Az elliptikus galaxisok jellegzetességeit mutatja. Képe egyenletes, nem láthatók rajta részletek, fényessége egyenletesen csökken a középponttól az égi háttérbe.

 

A Wikimédia Commons tartalmaz Messier 87 témájú médiaállományokat.

• Az M87 a Google Sky-on
• Messier 87: a DSS2, az SDSS Data Release 1, 3, 4, 5, 6 és az IRAS képein, Hidrogén α, Röntgen- és ultraibolya tartományban, Asztrofotókon és Csillagtérképen. További cikkek és képek az objektumról WikiSky-on.
• NASA/IPAC Extragalactic Database - NGC 4486
• A hubblesite.org M87 képei
• Messier 87, SEDS Messier oldalak
• Simbad M87 adatai
• Buborékfújó fekete lyuk az M87-ben
• A Virgo galaxishalmaz távolsága Archiválva 2008. február 16-i dátummal a Wayback Machine-ben
• HST M87 képei^{[halott link]}

Jet

• M87 jet VLBA movie 43 GHz-es tartományban (2007.jan - 2008.jan) magyarázat: arXiv (2008-03-12) (angol)
• Az M87 jetjének forrása, közel a fekete lyukhoz
• Az M87 jetjének ellenirányú kilövellése
• NRAO rádióképe az M87 jetjéről és a fekete lyuk közvetlen közeléből
• M87: a szupermasszív fekete lyuk kitörése (animáció)
• Az M87 és környezete látható- és röntgentartományban(animáció)
• Amatőr képek az M87 jetről

Szuperluminális mozgás

• A szuperluminális mozgásról és annak modellezése
• Látszólag 6x-os fénysebességű áramlás a jet anyagában
• Szuperluminális mozgás az M87 jetjében 1999. január (angol)
• arXiv: Az M87 jetje és a szuperluminális mozgás (angol)

Röntgensugárzó hurkok és gyűrűk

• Különleges röntgensugárzó kvazárok (2008-04-14)
• Az M87 jetjének szinkrotronsugárzás vizsgálata 1997. július (angol)
• Chandra Reviews Black Hole Musical: Epic But Off-Key 2006. október (angol)

Gammasugárzás

• 250 GeV feletti gammasugarak észlelése az M87-ből (2008-02-14) (angol)
• TeV-os gammasugarak az M87 magjából (2006-10-26) (angol)
• Az M87 gammasugár forrása Astrophysical Journal Letters 1996−2005−ig (angol)

Gömbhalmazok

• Gömbhalmazok rendszere az M87 belső régiójában (1998-12-10) (angol)
• arXiv: M87 gömbhalmazai (angol)

• Galaxis
• Szűz csillagkép
• Messier-katalógus
• Centaurus A
• Ki vagy, doki?
• Mallas, John H. – Kreimer, Evered. A Messier-album. Gondolat Kiadó (1985). ISBN 963-281-572-6 

NGC 4484  •  NGC 4485  •  NGC 4486  •  NGC 4487  •  NGC 4488