Élet és tudomány

A Csillagászat Éve képekben - Csiga az égen - a Hélix-köd

Megjelent az Élet és tudomány 2009. júliusi számában

Írta: Gesztesi Albert

A képen látható színpompás alakzat Helix(Csiga)-köd néven ismert és a Vízöntő csillagkép csillagai között látható. Ez az egyik legközelebbi planetáris köd, távolsága mindössze 700 fényév. Annak ellenére, hogy gyönyörű képeket lehet készíteni róla, halványsága miatt elég nehezen figyelhető meg; gyenge fénye negyedakkora területen oszlik el, mint a telilhold.

Mint cikksorozatunk előző részéből megtudtuk, a planetáris ködöknek – nevükkel ellentétben – semmi közük sincs a planétákhoz, azaz a bolygókhoz, elnevezésük abból az időből származik, amikor még gyengébb képességű távcsövekkel szemlélve, óriásbolygókhoz hasonló, kerekded foltoknak látszottak. A Helix-ködöt elsőnek Karl Ludwig Harding német csillagász írta le és foglalta katalógusába, 1824-ben. Elnevezését arról kapta, hogy a régi fotókon csigavonalhoz hasonlító belső szerkezetet mutatott.
A Helix-köd, (NGC 7293) közel, körülbelül 700 fényév távolságra van tőlünk. A Napunkhoz hasonló csillagok életútjának végén – mielőtt fehér törpévé omlanának össze –, egy végső felragyogást produkálnak, melynek eredményképpen színpompás gázfelhők, planetáris ködök születnek. A gázhéj, amelyet a csillag lefúj a felszínéről, gyakran bonyolult és gyönyörű mintázatú. A Tejútrendszerben jelenleg másfélezer planetáris ködöt ismerünk, alakjuk nagyon változatos. A legtöbbjük szimmetrikus, pillangóra vagy virágra hasonlít, kisebb részük gömb vagy gyűrű alakú. A Helix-köd külső gázgyűrűjének átmérője körülbelül két fényév, ami fele akkora távolság, mint amennyire a legközelebbi csillagszomszédunk van.
Bár a Helix-köd első ránézésre inkább egy fánkra hasonlít, a vizsgálatok kiderítették, hogy elég bonyolult szerkezete van. Legalább két különálló gázgyűrűből áll, amiket még egy külső gyűrű övez, valamint filamentek, fonalas alakzatok láthatók a belsejében. A belső gázgyűrű 100 000 km/óra sebességgel tágul, amiből kiszámítható, hogy körülbelül 1200 évvel ezelőtt keletkezett.
A Helix-köd – mert viszonylag közel van – elég nagynak látszik az égbolton; fele akkora átmérőjű, mint a Hold. Éppen ezért más, távolabbi planetáris ködöknél sokkal részletesebben tanulmányozható. Körös-körül a gyűrű belsejében kis foltocskák vannak, amelyeket „üstökösszerű csomóknak” neveznek, mert a központi csillag irányával ellentétesen, kifelé mutató kis csóváik vannak. Egy üveglapon lefolyó esőcseppek alakjára emlékeztetnek. Bár kicsinek látszanak, valójában minden ilyen cseppecske akkora, mint a mi Naprendszerünk. Ezeket korábban földi teleszkópokkal nem lehetett látni, csak a Hubble képein tárultak szemünk elé. Valószínűleg sűrűbb gázcsomók, amelyek kölcsönhatásba kerülve az igen heves csillagszéllel, üstökös formájúra nyúlnak.
Csillagászati értelemben a planetáris ködök rövid életűek. Keletkezésüktől számítva néhány tízezer év alatt szétoszlanak az űrben. A mi Napunkhoz hasonló tömegű csillagok haláltusájának nyomai. A Napnál lényegesen nagyobb csillagok – mint ahogy az Élet és Tudomány 2009/24-es számában olvasható – rövid életüket egy szupernóva robbanással fejezik be. A kisebb csillagok, amelyeknek a tömege nagyjából akkora, mint a mi Napunké, évmilliárdokig szinte változatlan intenzitással égetik tüzelőanyagukat, ám az egy idő után mégiscsak elfogy. Ezután a csillag belső energiatermelése nem képes ellensúlyozni a külső rétegek gravitációs összeomlását, melynek hatására a magban a nyomás és a hőmérséklet megnövekszik. Amikor eléri a 100 millió Kelvin fokot, megindul a hélium égése nehezebb elemekké, ugyanakkor a mag „felszínén” folytatódik a hidrogénfúzió is. Az így megnövekedett energiatermelés hatására a külső rétegek kiterjednek, az eredeti csillag méretének akár százszorosára is. A belülről kifelé áramló energia így sokkal nagyobb felületen oszlik el, ezért felszíni hőmérséklete kisebb lesz, színe inkább a spektrum vörös része felé tolódik el. A csillagból vörös óriás lesz. Ez az állapot sem tart sokáig, talán néhány millió évig. Miután a vörös óriás magjában a hélium atommagok is elfogytak, azaz szén és oxigén magokká alakultak, belső nyomása ismét lecsökken, nem tud egyensúlyt tartani a gázburok gravitációs nyomásával. Ekkor a csillag magja összeomlik, miközben a legkülső gázrétegek a sugárnyomás hatására mintegy „lefújódnak” a csillagról. Ezek a gyorsan expandáló gázrétegek képezik a planetáris ködöket. A csillag magjából pedig fehér törpe lesz, amelynek hőmérséklete akár millió fok is lehet, de energiatermelés már nem folyik benne, lassan – évmilliárdok alatt – kihűl. A fehér törpék erős ultraibolya sugárzása gerjeszti fénykibocsátásra az őt burkoló planetáris köd gázatomjait.