A RÁK-KÖD
Egy olyan óriási robbanásról, mint amilyen a szupernóváké, nehéz elhinni, hogy semmi nyomot ne hagyna maga után. Egy csillagnak, amely rövid ideig egész galaxisnyi fénnyel világít, bizonyosan kell valami hamut hátrahagynia - s tényleg így is van.
Attól fogva, hogy a szupernóvák létezésére fény derült - és ez csak az 1930-as években következett be -, alig várták, hogy kiderüljön, mi is ez a hamu. Lehet persze, hogy már azelőtt is észrevettük, anélkül, hogy tudtuk volna, mi is az.
Így például 1731-ben John Bevis (1693-1771) angol csillagász elsőként számolt be egy kicsiny, elmosódott foltról a Bika csillagképben.
Ez Messiernek, az üstökösvadásznak is tudomására jutott, s tartva tőle, hogy elővigyázatlanul üstökösnek gondolhatják, fölvette azoknak az objektumoknak a listájára, amelyeket a többi üstökösvadásznak figyelmen kívül kell hagynia. Egyenesen a katalógus élére állította, így ezt a Bika-beli elmosódott foltot olykor M 1-ként is emlegetik.
Az M 1-et először Lord Rosse vizsgálta meg alaposan 1844-ben ugyanazzal a nagy távcsővel, amellyel később számos távoli galaxis spirális jellegét is kimutatta. Számára az M 1 nem csupán egy pamatszerű folt volt. Távcsöve ennél sokkal világosabban mutatta; inkább egy örvénylő gáztömegre hasonlított, ami szinte kikényszerítette azt az értelmezést, hogy egy heves robbanás maradványairól van szó. A gázon belül számos foszlányszerű fényszál van, amelyek Rosse-t egy rák lábaira emlékeztették. Elnevezte hát az M 1-et Rák-ködnek, s ez a név mindmáig rajta is ragadt.
A Rák-köd nem kis érdeklődést keltett, mivel semmi sincs az égen, ami hasonlítana rá. Semmi más nem árulkodik ennyire nyilvánvalóan egy folyamatban levő robbanásról. Elkezdték fényképezni, így természetesen lehetővé vált az évek során készített fényképek összehasonlítása is.
Ezt John Charles Duncan (1882-1967) amerikai csillagász végezte el először. 1921-ben a Rák-köd fényképét gondosan összevetette azzal, amelyet 1909-ben a szintén amerikai George Willis Ritchey (1864-1945) készített ugyanazzal a távcsővel, amit most ő használt. Duncannak föltűnt, hogy az ő fotóján a Rák-köd valamelyest nagyobb, mint Ritchey-én: szemmel láthatólag tágult.
Ha ez igaz, akkor a köd talán egy nóva maradványa, méghozzá a por- és gázmennyiségből ítélve egy elég nagy nóváé. Duncan újabb, 1938-ban készített fényképével aztán a dolog félreérthetetlenné vált.
Nem sokkal a tágulásról szóló első, 1921-es beszámoló után Hubble (ugyanaz, aki kevéssel utóbb csillagokra bontotta föl az Androméda-galaxist) részint ebből a tényből, részint abból, hogy a Rák-köd a Bika csillagkép azon helyének közelében van, ahol a kínaiak egy „vendégcsillagot” jegyeztek föl, arra következtetett, hogy ez a köd nem más, mint az 1054-ben feltűnt fényes nóva még mindig táguló maradványa.
Ez éppenséggel elképzelhető - de hogyan lehetne tényszerűen bebizonyítani?
Az észlelt tágulási sebességből visszaszámolva meg lehet nézni, hogy mikor volt együtt az összes por és gáz egyetlen apró fénypontban. Ez elárulja, mennyi idő telt el azóta, hogy a Rák-köd helyén levő csillag fölrobbant. Mint kiderült, a robbanás óta eltelt időtartam körülbelül 900 év.
Vagyis a robbanás számított időpontja majdnem pontosan 1054, a Bika-csillagképbeli fényes nóva megjelenésének dátuma. Azóta a csillagászok mind elfogadják, hogy a Rák-köd és az 1054. évi nóva egy és ugyanaz.
A Rák-köd látszólagos tágulási sebességéből a színkép sötét vonalainak eltolódása alapján ki lehet számítani a valódi sebességét. Ez körülbelül 1300 kilométer/másodpercnek adódik. Könnyű kiszámítani, milyen távol kell lennie a Rák-ködnek ahhoz, hogy a valódi tágulási sebesség a fényképeken mért látszólagos sebességet eredményezze. Eszerint a Rák-köd mintegy 2000 parszekre van tőlünk.
Ismerve a távolságát, a Rák-köd látszólagos átmérőjéből azt is ki lehet számítani, hogy a por- és gázfelhő négy parszek átmérőjű, ami természetesen állandóan növekszik.
Az 1054. évi nóva fényességéről szóló beszámoló alapján és a tényleges távolság ismeretében pedig kiszámítható, hogy az abszolút fényrend meghatározásához használatos tízparszeknyi távolságból a nóva legnagyobb fényessége -18-as magnitúdójú lehetett. Ezen a csúcsponton a csillagkitörés a Nap luminozitásának nagyjából 1,6 milliárdszorosával, vagyis az egész Tejútrendszer fényességének (ha azt képzeletben egyetlen pontba koncentráljuk) hatvanad részével ragyogott. Az 1054-es nóva vitán felül szupernóva volt.
Mivel a Rák-köd 2000 parszekre van, egy porból és gázból álló valódi ködnek kell lennie. Nem lehet olyanfajta nagyon távoli csillaghalmaz, mint amilyennek az Androméda-köd bizonyult. Ha az lenne, akkor a színképe, akárcsak az Orion-ködé, különböző hullámhosszú, magukban álló fényes vonalakat tartalmazna. Csakhogy nem ez a helyzet. A Rák-köd színképe folytonos, minden hullámhosszon sugároz ki fényt, akár a csillagok. Sőt, a hőmérséklete jelentősen magasabb a csillagokénál, ugyanis a Rák-köd nagyon rövid, nagy energiájú hullámhosszakon sugároz, beleértve nemcsak az ibolyántúli fényt, hanem a kisebb hullámhosszú röntgensugarakat és a még rövidebb gammasugarakat is. Bőségesen szolgáltat hosszúhullámú rádiósugárzást is, amely polarizált, csak egy irányban rezeg.
Hogy mi lehet egy ilyen folytonos és energiagazdag színkép forrása, azt meglehetős homály fedte egészen 1953-ig, amikor is Joszif Szamuilovics Sklovszkij (1916- ) szovjet csillagász azzal a föltételezéssel állt elő, hogy itt erős mágneses térben mozgó, nagy sebességű elektronokról van szó. Az efféle elektronmozgásnak éppen az észlelt típusú sugárzást kell eredményeznie. S ez nem puszta elmélet volt. Pontosan ezt a jelenséget tapasztalták (természetesen sokkal-sokkal kisebb mértékben) a magfizikusok által konstruált részecskegyorsítókban, a szinkrotronokban. Ezekben elektromosan töltött részecskéket vezettek keresztül mágneses téren, és úgynevezett szinkrotron-sugárzást kaptak.
Ezek szerint a Rák-köd rettentő erős szinkrotronsugárzást termel; de honnan származnak az elektronok? Honnan származik mindaz az energia, amely keresztülhajtja az elektronokat a mágneses téren, immár kilencszáz éve szakadatlanul, amióta a szupernóva fölrobbant?
1945-ben Baade (az, aki az Androméda-galaxis ma elfogadott távolságát kiszámította), Rudolph L. B. Minkowski (1895-1976) német-amerikai csillagásszal együtt kis változásokat figyelt meg a Rák-köd közepében levő két csillag környékén. Ragaszkodtak ahhoz, hogy a két csillag valamelyikének a szupernóva-robbanáson átment eredeti objektum maradványának kell lennie. Viszont ahhoz, hogy a szinkrotronsugárzás intenzitása ilyen nagy maradhasson, a maradványcsillagnak 30 000-szer annyi energiát kellene kibocsátania, mint a Napnak. Hogy ez miképp lehetséges, az még egy negyedszázadig megoldatlan rejtély maradt.
Ha az 1054. évi szupernóva ilyen elképesztő maradványt hagyott maga után, akkor ezt a többiek is megtehették. Minden szinkrotron-sugárzást kibocsátó, táguló por- és gázfelhő szerfölött gyanús. A baj csak az, hogy minél régebben történt a szupernóva-robbanás, a táguló felhő annál nagyobb és ritkább, s annál kisebb a sugárzás erőssége.
A Rák-köd meglepő tulajdonságait valószínűleg azért észleljük, mert az 1054-es szupernóva viszonylag nem régi, meglehetősen közeli és jól látható, nem állnak az útban például porködök.
A rádióhullámok viszont a porfelhőkön is akadálytalanul át tudnak hatolni, a csillagászok pedig a második világháború után egyre nagyobb felbontóképességű műszereket és módszereket fejlesztettek ki, hogy megkönnyítsék és egyre érzékenyebbé tegyék a rádióhullámok észlelését.
1941-ben Baade ködfoszlányokat talált a Kígyótartó csillagképben, körülbelül azon a helyen, ahol Kepler az 1604. évi szupernóvát látta. Ennek a szupernóva-maradványnak a kora nem magasabb a Rák-köd életkorának egyharmadánál, de sokkal messzebb, mintegy 11 000 parszekre van tőlünk, ezért észrevenni is jóval nehezebb. Baade-nak nem volt kidolgozott módszere, amivel megbizonyosodhatott volna róla, vajon ezek a por- és gázfoszlányok tényleg egy szupernóvából maradtak-e vissza. 1952-ben azonban a Cambridge-i Egyetem két csillagásza, R. Hanbury Brown és Cyril Hazard úgy találta, hogy erős rádióhullámú sugárzást bocsátanak ki. Ezzel elég nyilvánvaló lett a kapcsolat köztük és az 1604-es szupernóva között.
Ugyanabban az évben Brown és Hazard rádióhullámokat észlelt a Kassziopeia (latinosan: Cassiopeia) azon területéről is, amely Tycho Brahe nóvájának felel meg. Utóbb Minkowski a kaliforniai Palomar-hegy ötméteres távcsövével a szupernóva-maradvány látható nyomait is megtalálta. Ez körülbelül 5000 parszekre van tőlünk. 1965-ben azután egy rádióhullám-forrást azonosítottak a Farkas csillagképben, föltehetőleg az 1006. évi nagy szupernóva maradványát, amely mindössze 1000 parszeknyire volt tőlünk.
Tehát az utóbbi évezred mind a négy ismert szupernóvája hagyott hátra nyomokat. Sőt, egy ötödik maradvány is létezik. 1948-ban két angol csillagász, Martin Ryle (1918-1984) és F. Graham Smith (1925- ) erős rádióforrást észlelt a Kassziopeia csillagképben. Később Minkowski a hozzá tartozó (Cassiopeia A-nak elnevezett) ködfoltot is megtalálta. Ez nem ott volt, ahol Tycho Brahe szupernóvája, de tulajdonságai egy szupernóva-maradványról árulkodtak. Ha tényleg szupernóva okozta, akkor a robbanásnak 1677 körül kellett volna látszania a Földről, de a csillagközi felhők eltakarhatták, ugyanis senki sem számolt be róla.
Gyanús az úgynevezett Hattyú-köd is, amely - eltalálták! - a Hattyú csillagképben van. Ez egy ködfoltokból álló ív, amely egy 3° átmérőjű, azaz a teleholdnál hatszor nagyobb gyűrű részének tűnik. Ha ez is szupernóva-maradvány, akkor a robbanásnak mintegy 60 000 évvel ezelőtt kellett bekövetkeznie.
Van még egy figyelemre méltó alakzat, amely először 1939-ben vonta magára a csillagászok érdeklődését, amikor Otto Struve (1897-1963) orosz-amerikai csillagász halvány ködfoltot észlelt a déli féltekéről látható Vitorla (latin nevén: Vela) csillagképben. Az ausztrál Colin S. Gum (1924-1960) 1950-től 1952-ig figyelte, és eredményeit 1955-ben hozta nyilvánosságra.
Erről az úgynevezett Gum-ködről kiderült, hogy a legnagyobb valamennyi ismert közül, az égboltnak talán tizenhatodrészét is elfoglalja. Annyira ritkás, hogy nem könnyű észrevenni, és mindenképpen túl messzire van déli irányban ahhoz, hogy akár Európából, akár Észak-Amerikából jól nyomon követhető legyen.
A Gum-köd nagyjából gömb alakú, és körülbelül 720 parszek átmérőjű. Középpontja mintegy 460 parszekre van a Naprendszertől, így ez a legközelebbi ismert szupernóva-maradvány. Az innenső széle mindössze 100 parszek távolságban van, sőt a csillagászok egy időben még azt is elképzelhetőnek tartották, hogy a Naprendszer valójában ennek a ködnek a belsejébe esik.
Ezt egy 30 000 évvel ezelőtt fölrobbant szupernóva eredményezhette, amely rövid ideig olyan fényes lehetett, mint a telehold. Épp akkortájt született meg a mai ember. Érdekes lenne tudni, vajon elfogta-e őt és a neandervölgyi embert valamiféle rettegő bámulat, amikor ezt a második holdat észrevették az égen - föltéve, hogy bármelyikük eléggé délen tartózkodott ahhoz, hogy kényelmesen megszemlélhesse.