Mi ez? Csak nem egy galaxis!?
2004/10/04 17:55
1955 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Dehogynem! Ez egy galaxis "oldalnézetből", csillagász zsargonnal élve edge-on galaxis. Aki már foglalkozott csillagászattal, biztosan látott már hasonló képeket. A következő cikkben nem is ez a fő kérdés, hanem az, hogy mekkora a valószínűsége annak, hogy ilyen szögből láthatunk egy galaxist.

Ki hinné, hogy a csillagászok csak a múlt század huszas éveiben, a technikai eszközök, azaz a távcsövek fejlődésének köszönhetően kezdték el felfedezni az extragalaktikus objektumokat, azaz az olyan égitesteket, amelyek távolságuk alapján nem sorolhatóak a Naprendszerünket tartalmazó galaxishoz, Tejútrendszerhez. Ezekről az égitestekről Harlow Shapley, Edwin P. Hubble és Henrietta Leavitt munkája nyomán csakhamar bebizonyosodott, hogy Tejútrendszerünkhöz hasonló csillagrendszerek, galaxisok. A galaxisokat alakjuk alapján csoportosíthatjuk. Vannak szabályos forgásszimmetrikus, úgynevezett elliptikus galaxisok. Ezek többé kevésbé lapultak. A legkevésbé lapultak gömbölyűek, a teljesen lapultak pedig korong alakúak, és csak a közepüknél dudorodnak ki egy kicsit. A spirálgalaxisok nem csak lapultak, hanem a korongjukban több-kevesebb spirálkar is megfigyelhető.

A galaxisok harmadik csoportját a semmiféle alaki szabályosságot nem mutató csillagrendszerek képezik. Az NGC4013-as galaxis - Hubble űrteleszkóp Az edge-on galaxisokról első pillantásra megállapíthatjuk, hogy lapultak. Annak az eldöntése azonban, hogy vannak-e karjaik, éppen a speciális látószög miatt, igen-igen körülményes. Ami azonban érdekessé teszi az ezekről a galaxisokról készült felvételeket, az a galaxis előtt, annak síkjában húzódó sötét sáv. Ez alapján feltételezhetjük, hogy a lapult galaxisokat gyűrűszerűen körülveszi valamilyen átlátszatlan anyag. Micsoda szerencse, hogy sikerült felfedezni ilyen állású, ilyen szögből látszó galaxisokat! Vagy nem is olyan nagy szerencse? Számoljunk utána!

A kérdés tehát a következő: Mekkora az esélye annak, hogy egy tetszőlegesen kiválasztott (véletlenszerűen felfedezett) lapult galaxist a (geometriailag értelmezett) forgástengelyére merőlegesen, azaz a síkjában pillantsunk meg? A valószínűségszámítás gyors, pontos és egyértelmű választ ad a kérdésre: Ennek a valószínűsége nulla. Képzeljünk el egy olyan lottójátékot, ahol egy és kilencven között kell eltalálni egyetlen egy számot, de nem az egész számok közül sorsolnak, hanem a teljes nyílt intervallumon, a valós számok közül. Ebben a játékban még talán a hiperoptimisták sem vesznek részt, hiszen egy végtelen számosságú halmazból kell eltalálni az egyetlen nyerőszámot. Bocsánat! Egy esetben azért mégis érdemes részt venni a játékban, mégpedig akkor, ha a szelvények ára 0 Ft. Ebben az esetben meg tudjuk játszani az összes nyerőszámot.

Mi a tanulsága a fentieknek a galaxisokkal kapcsolatos vizsgálódásainkra? Íme: Ha megnézünk egy lapult galaxist, akkor az biztosan nem a forgástengelyére merőlegesen látszik, ha viszont véges időn belül, véges költségen, végtelen számú galaxist fel tudunk fedezni, akkor biztosan találunk olyant, amelyik a forgástengelyére merőlegesen látszik. Hát nem könnyű a helyzet, mivel érezzük, hogy a véges idő és költség valahogy nem fér össze a végtelen számú galaxissal, amivel önmagában is baj van. Ha lehet hinni a tudósoknak, akik azt állítják, hogy a fizikai hatások fénysebességgel terjednek, és hogy az egész történet úgy 12-14 milliárd évvel ezelőtt kezdődött az ősrobbanással, akkor a világegyetem jelenleg egy cirka 13 milliárd fényév sugarú gömb, amibe nem fér bele végtelen számú galaxis, legyenek azok bármilyen aprócskákis.

Lírai kitérő: Érdekes, hogy az emberi képzelet a világegyetemmel ellentétben valóban határtalan, és el tudja képzelni a világegyetemen határain túl található "most már tényleg semmit" is, ahol még tér sincs. Az NGC4565-ös galaxis Ezek után csak egy aprócska kérdés marad: Ugyan bizony hogyan lehet, hogy mégiscsak látunk edge-on galaxisokat? Az a baj, hogy a derékszög egy absztrakt matematikai fogalom. Be kell látnunk, hogy bár léteznek a világban dolgok, amelyek kielégítik tompa érzékeink harmónia iránti szükségletét, azaz szemre egyenesek, párhuzamosak, merőlegesek, gömbölyűek vagy kerekek, de ezek a tulajdonságok, kellő érzékenységű méréssel, minden esetben megcáfolhatóak. Kompromisszumot kell kötnünk! Az továbbra is igaz, hogy ha megnézünk egy lapult galaxist, akkor azt biztosan nem a forgástengelyére merőlegesen látjuk, de zavar az bennünket, ha mondjuk 89,354 fokos az a szög? A mellékelt képen látszik, hogy még pár fokos eltérés esetén is látszik a sötét sáv. Ezután pedig már értelmes kérdést tudunk feltenni a matematikusoknak.

A módosított kérdés a következő: Mekkora az esélye annak, hogy egy tetszőlegesen kiválasztott lapult galaxist a forgástengelyére majdnem merőlegesen, a síkjától legfeljebb +/- 1 fokkal eltérő szögben pillantsunk meg? No ez már egy kellően bonyolult valószínűségszámítási probléma. Tegyük fel, hogy az egyes galaxisok tengelyei teljesen véletlenszerűen vannak irányítva a térben, azaz nincsen semmilyen irányítási szabály. Ez mellesleg szigorúbb feltétel, mint elsőre gondolnánk, mert azt feltételezi, hogy a galaxisok között nincsen kölcsönhatás, és egymástól teljesen függetlenül, véletlenszerűen jöttek létre. Vegyünk egy galaxist. Az ábrán éppen az extragalaktikusként elsőnek felfedezett Androméda (M31) galaxist látjuk. Rajzoljuk be a galaxis tengelyét, majd vegyük körbe egy gömbbel. A galaxisok irányának egyenletes eloszlását úgy értelmezhetjük, hogy a galaxist a tér minden irányából, azaz a gömbfelület tetszőleges pontjából egyenlő valószínűséggel pillanthatjuk meg.

Ha megjelöljük a gömbfelületen a feltételünknek megfelelő pontokat, akkor egy gömb övet kapunk eredményül. Ezzel egy geometriai számítássá egyszerűsítettük a feladatot. Az összes lehetőséget a gömb felülete, a kedvező lehetőségeket a gömböv felülete reprezentálja, a kedvező lehetőség bekövetkezésének valószínűsége pedig nem más, mint a gömböv és a teljes gömb felületének a hányadosa. A matematikai levezetés mellőzésével (aki nem hiszi járjon utána), a meglepően egyszerű eredmény a következő: Ha x a síktól való megengedett eltérés szöge, akkor a kedvező rálátás valószínűsége 1-sin(x)vagyis 1 fokos szög esetében 1,75%, de ha már 5 fokos szöggel is megelégszünk akkor 8,72%-ra nő a találat esélye. Az eredményeket tekintve tehát egyáltalán nem lehetetlen hogy edge-on galaxisokat találjunk az égbolton. Azok számára akik az égbolt fürkészése helyett az internet böngészését választják néhány keresőszó: "edge on galaxy", M-104, M-102, NGC3628, NGC5746, NGC4565, NGC891, NGC5866 Azok számára, akiket inkább az elmélet ragadott meg, egy érdekes kérdés: Mekkora a valószínűsége annak, hogy éppen "felülről", azaz a tengelyének az irányából látunk meg egy galaxist?

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE program Program iskoláknak a bullying ellen
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten