A Hubble-ûrteleszkóppal közel 50 ezer távoli csillagvárost örökítettek meg egy olyan kutatási program során, amelynek eredményei hozzájárulnak a galaxisok tömege és csillagaik keringési sebessége közti kapcsolat megállapításához.
A Hubble-ûrteleszkóppal (HST) az Ursa Major (Nagy Medve) csillagképben távoli csillagvárosokat örökítettek meg. A program keretében több mint 500 felvételt rögzítettek errõl az égterületrõl, közel egy év alatt. A felvételekbõl egy nagy mozaikot állítottak össze, amelyen nagyságrendileg 50 ezer galaxis látható. Az így nyert 1,1 x 0,15 fokos területet ábrázoló kép mintegy 3 milliárd pixelt tartalmaz.
A vizsgálat célja, hogy az eltérõ korú csillagvárosok megfigyelésével minél több információt szerezzenek a galaxisok idõbeli fejlõdésérõl. Az adatok elemzése sok kutatónak fog még évekig munkát adni, de néhány érdekesség már most, a kiértékelés elején is feltûnt. Ezek között említhetõ például egy vöröses elliptikus óriásgalaxis, amelynek centrumában két fekete lyuk található. A két objektum 4000 fényévre van egymástól, egyikük 0,5, a másik 5 millió naptömegû lehet. A HST részletes felvételeit az AEGIS nevû projektben is felhasználták, amelyben a csillagvárosok alapvetõ jellemzõit tanulmányozzák.
A galaxisok tömege és a bennük lévõ csillagok, gázfelhõk keringési sebessége között kapcsolat várható. Egyszerûen fogalmazva minél nagyobb egy csillagváros tömege, annál gyorsabban keringenek benne az objektumok a centrum körül - bár a gyakorlatban az összefüggés lényegesen bonyolultabb. A spirális galaxisok esetében ehhez hasonló összefüggést az ún. Tully-Fischer-reláció formájában azonosítottak, mely szerint a galaxisok teljes energiakibocsátása (amivel arányos a tömegük) és a bennük lévõ objektumok keringési sebességének eloszlása között kapcsolat van - ezt elsõként 30 éve, néhány közeli spirális galaxisnál mutatták ki. Hasonló szabályosság az elliptikus galaxisokra is létezik a teljes energiakibocsátás és a sebességeloszlás között, amelyet Faber-Jackson-relációnak neveznek.
Susan Kassin (University of California, Santa Cruz) és kollégái 544 eltérõ típusú, 0,1 és 1,2 közötti vöröseltolódású, azaz 2 és 8 milliárd fényév közötti távolságban lévõ galaxist vizsgáltak. A munkára az említett AEGIS felmérésben került sor, amelyen közel 100 csillagász dolgozik 4 földi telepítésû és 4 Föld körül keringõ távcsõ eredményeit elemezve. A felmérés során kb. 150 ezer galaxist örökítettek meg eltérõ színképtartományokban, a rádiótól egészen a röntgen hullámhosszakig.
Az Ursa Major (Nagy Medve) csillagkép (balra) és a kérdéses felvétel (jobbra) számtalan távoli galaxissal (NASA, ESA, Davis (Univ. of California, Berkeley), Faber (Univ. of California, Santa Cruz), A. Koekemoer (STScI))
A felvételekbõl összeállított mozaik 5' átmérõjû részlete. A kép a WFPC-2 kamerával kék, zöld és vörös szûrõkkel készült. (NASA, ESA, M. Davis (University of California, Berkeley), S. Faber (University of California, Santa Cruz), and A. Koekemoer (STScI))
Az új vizsgálat alapján egy galaxis tömege és a benne lévõ égitestek keringési sebessége között a fent említetthez hasonló szabály mutatkozik - ráadásuk az eltérõ típusú, tömegû és korú galaxisok esetében egyaránt létezik az összefüggés. Ilyen értelemben elképzelhetõ, hogy a Tully-Fischer és a Faber-Jackson-reláció ugyanannak a most megfigyelt jelenségnek külön-külön, korábban azonosított része. Az új összefüggés visszamenõleg legalább 8 milliárd évre érvényes, amikor a galaxisok még sokszor "zilált" megjelenésûek voltak, feltehetõleg az akkoriban gyakori kölcsönhatások miatt. Úgy tûnik tehát, hogy a szabály a spirális és az elliptikus galaxisok mellett az összeolvadt csillagvárosokra is érvényes.
A jelenség olyan szempontból is érdekes, hogy míg a spirális galaxisok korongjában a csillagok rendezetten, azonos irányban mozognak, az elliptikus csillagvárosoknál hasonló nem figyelhetõ meg. Itt az objektumok egymástól erõsen eltérõ pályákon keringenek a centrum körül, amelyek nem párhuzamosak egymással, és nem csoportosulnak kitüntetett síkban. A most talált összefüggés mindennek ellenére mindkét galaxistípusra érvényes, és magyarázata a csillagvárosok kialakulásában keresendõ.