Það getur verið spennandi, en einnig nokkur áskorun, að hitta nýja nágranna. Það er einmitt hlutskipti stjörnufræðinga nú á tímum, enda uppgötva þeir hverja nýju nágrannastjörnuþokuna á fætur annarri í grennd við okkar eigin stjörnuþoku, Vetrarbrautina.

Vetrarbrautin er hluti af svonfendum Grenndarhóp, sem er safn af 50 stórum og fjölmörgum minni stjörnuþokum. Í samanburði við marga aðra stjörnuþokuklasa er Grenndarhópurinn ekki sérlega stór – það finnast nefnilega klasar með mörg þúsund stjörnuþokum. Engu að síður er Grenndarhópurinn mikilvægur, enda búum við í honum, en einnig vegna þess að í honum getum við rannsakað minnstu stjörnuþokur alheims, svonefndar dverg- og hobbitaþokur. Þessar litlu stjörnuþokur eru að líkindum af algengustu gerð slíkra í alheimi, en þær lýsa svo veikt að stjörnufræðingar geta aðeins rannsakað þær sem eru nærri Jörðu.

Grenndarhópurinn samanstendur fyrst og fremst af þremur stórum stjörnuþokum, en það eru Vetrarbrautin, Andrómeda og öllu minni Triangulum-stjörnuþokan. En þrátt fyrir að Jörðin sé í Vetrarbrautinni, og bæði Andrómeda og Triangulum minna en 3 milljónir ljósára í burtu, er enn margt sem kemur stjörnufræðingum á óvart.

Vetrarbrautin er bjálkaþoka

Um áraraðir hafa stjörnufræðingar talið Vetrarbrautina vera venjulega þyrilþoku. En árið 2005 kom í ljós að hún er svonefnd bjálkaþoka þar sem eins konar stjörnubjálki liggur yfir miðu þokunnar. Jafnframt endurmeta stjörnufræðingar sífellt massa Vetrarbrautar sem meiri, en talið hefur verið fram til þessa. Nýjasta matið er meira en 600 milljarðir sólmassa, en langmest af þessu er hið dularfulla hulduefni, sem ekki sést. Það þýðir að hin sýnilega lýsandi skífa Vetrarbrauta með stjörnuryki og gasi er einungis harla lítill hluti stjörnuþokunnar.

Með sama hætti breyta stjörnufræðingar sýn sinni á stærstu stjörnuþoku grenndarhópsins, Andrómedu. Stærsti meðlimur hópsins er þannig miklu stærri en talið hefur verið. Reyndar er hann svo stór að jaðar stjörnuþokunnar snertir næstum Vetrarbrautina – og það þrátt fyrir fjarlægð, sem nemur hálfri milljón ljósára er á milli miðju stjörnuþokanna.

Rétt eins og Vetrarbrautin samanstendur Andrómeda af flatri skífu úr stjörnugasi og ryki, sem er umlukin af næstum kúlulaga ljósbaugi úr afar gömlum stjörnum. Flestar þeirra eru ekki mjög ljóssterkar, en þó er þar að finna nokkrar sterkt lýsandi rauðar risastjörnur. Það eru einmitt þessar rauðu risastjörnur, sem nú hefur lánast að finna í meira en 500 þúsund ljósára fjarlægð frá miðju Andrómedu. Að líkindum munum við aldrei sjá hve stór baugur Andrómedu í raun er. En risastjörnurnar eru alls ekki nýjustu uppgötvanir um Andrómedu.

Andrómeda hefur heljarinnar svarthol

Í miðju Andrómedu er að líkindum að finna stórt svarthol, hvers massi er tíu sinnum meiri en svartholið í miðju Vetrarbrautar. Umhverfis þetta svarthol hafa stjörnufræðingar nú fundið nokkrar nýmyndaðar heitar bláar stjörnur, sem ættu ekki að vera til. Stjörnurnar þeytast á braut með meira en 1.000 km/sek og tekur það hinar hröðustu þeirra einungis 100 ár að fara hring í kringum svartholið. Þessar stjörnur hljóta að stafa úr þeirri hringiðu af gasi, sem er að finna umhverfis svartholið, en afar erfitt er að skilja hvernig þær gastegundir sem fara á 1.000 km/sek geta safnast saman í stjörnu.

Andrómeda býr yfir fleiri ráðgátum. Hún er nefnilega ekki bara reglubundin þyrilþoka, heldur er hún með „dældir“ í skífunni og umlukin af tveimur rykfylltum og fremur óreglulegum hringum. Nýjar mælingar frá Spitzer-sjónaukanum sýna að annar þessara hringja gengur út frá miðju, og að hringurinn sé í raun höggbylgja sem varð við ógnarlegan árekstur fyrir meira en 500 milljón árum. Stjörnufræðinga grunar að þar hafi verið ein af stórum fylgdarþokum Andrómedu er nefnist M32. Sé sú raunin, er þetta nálægasti árekstur stjörnuþoka sem við höfum orðið vitni að. M32 er með 8000 ljósára þvermál og um 3 milljarða sólmassa. Þetta gerir M32 að bærilega stórri dvergstjörnuþoku.

Það sem kemur mest á óvart er hins vegar að M32 inniheldur kjarna, þar sem stjörnuþéttleikinn er afar mikill og stjörnurnar virðast hreyfast í kringum stórt svarthol. M32 er vissulega sporvöluþoka, en hin stóra þétta miðja er einkum dæmigerð fyrir miklu stærri sporvölustjörnuþoku. Hana skortir ennfremur kúlulaga stjörnubaug, sem er að finna í flestum sporvöluþokum. Skýringin getur verið að M32 hafi eitt sinn verið harla venjuleg sporvöluþoka, sem glataði flestum jaðarstjörnum sínum og öllum stjörnuþyrpingum í árekstri við Andrómedu.

Vetrarbrautin gleypir sitt fylgdarlið

Dvergþokur eru í miklum meirihluta í Grenndarhópnum. En þrátt fyrir að sumir af nálægustu nágrönnum Vetrarbrautar séu dvergþokur, er einungis hægt að greina þær í nokkuð stórum sjónaukum. Dvergstjörnuþokur eru nefnilega að jafnaði einungis fáein þúsund ljósár í þvermál og innihalda nokkrar milljónir eða best rúmlega milljarð af stjörnum. Til samanburðar inniheldur Vetrarbrautin milli 200 og 400 milljarði stjarna. Þar sem ekki er lengur stjörnumyndum í þessum litlu stjörnuþokum samanstanda þær einkum af afar gömlum stjörnum, sem lýsa ekki mjög sterkt.

En það er hreint ekki auðvelt að vera dvergþoka. Hinar þrjár stóru stjörnuþokur í Grenndarhópnum stjórna þeim með harðri hendi og margar af dvergþokunum eru svonefndar fylgdarþokur hinna þriggja stóru. Þær stóru éta síðan smám saman upp minni stjörnuþokurnar.

Það eru teikn um að Vetrarbrautin sé nú að gleypa í sig hvorki færri en þrjár af um 20 dvergþokur, sem eru á braut um hana líkt og gervihnettir. Þekktust þeirra er nefnd Bogamanns-dvergþokan. Hún uppgötvaðist árið 1994 og hlaut nafn sitt þar sem hún sást í átt við stjörnumerkið Bogamanninn, en þar er einnig miðju Vetrarbrautar að finna. Þessi litla stjörnuþoka er alveg hinu megin við miðjuna í meira en 70 þúsund ljósára fjarlægð frá sólu. Það eitt og sér gerir örðugt að skoða hana, en áhugavert má teljast að hún er nú á leið í gegnum skífu Vetrarbrautar af stjörnugasi og ryki. Ennþá hangir Bogamanns-dvergþokan nokkurn veginn saman. En þyngdarafl Vetrarbrautar hefur í milljarðir ára unnið að eyðileggingu hennar með því að teygja hana og toga til. Nú þegar má sjá hluta Bogamanns-stjörnuþokunnar, sem ógnarlangan stjörnutaum sem er meira en milljón ljósár að lengd og með massa sem nemur um 200 milljónföldum massa sólarinnar. Það má teljast eins konar kraftaverk að Bogamanns-dvergþokan hangi saman eftir að hafa verið á braut um Vetrarbrautina í milljónir ára. Kannski er að finna allnokkuð af hulduefni í þessari litlu dvergþoku, sem veitir henni óvenju mikið þyngdarafl og auðveldar henni gegn öllum líkum að hanga saman.

Nú á dögum þekkjum við fjölmarga stjörnuhópa sem umkringja Vetrarbrautina og þetta eru allt leifar af litlum dvergþokum, sem fóru of nærri Vetrarbrautinni. Svo seint sem árið 2003 uppgötvuðu stjörnufræðingar gríðarlegan taum af stjörnum, sem í 50 þúsund ljósára fjarlægð frá miðjunni snýst í hringi um Vetrarbraut.

Litlar stjörnuþokur koma í ljós

Meðal áhugaverðustu uppgötvanna í Grenndarhópnum eru nokkrar agnarsmáar stjörnuþokur, er nefnast hobbitaþokur. Þetta eru minnstu stjörnuþokurnar sem yfirhöfuð er vitað um, og ein þeirra, að nafni Leo T, hefur aukinheldur nokkuð af gasi afgangs og er því fær um að mynda nýja stjörnur.

Samkvæmt okkar bestu kenningum um stjörnuþokumyndun, er stór stjörnuþoka eins og Vetrarbrautin til orðin eftir að hafa hámað í sig aðrar minni stjörnuþokur. En það ættu samkvæmt kenningunni að vera langtum fleiri – reyndar langt yfir 100 – örsmáar fylgdarþokur, en hingað til hafa sést. Þegar menn árið 2006 uppgötvuðu fyrstu átta hobbitaþokurnar, var það uppgötvun sem stjörnufræðingar höfðu bæði búist við og vonað eftir. En stór hluti af þeim stjörnum sem er að finna í svonefndum baug Vetrarbrautar eru trúlega upprunar úr hobbitaþokum, sem hafa verið gleyptar upp fyrir löngu síðan.

Ofurklasi gleypir Grenndarhópinn

Eftir einungis 5 milljarði ára mun Grenndarhópurinn hins vegar verða gjörbreyttur. Tvær stærstu stjörnuþokurnar, Vetrarbrautin og Andrómeda, hafa runnið saman í eina og að líkindum í millitíðinni hámað í sig fjölmargar dvergstjörnuþokur, sem finnast í dag. En þetta er ekki endalok sögunnar um Grenndarhópinn.

Hópurinn er nefnilega umlukinn öðrum stjörnuklösum. Einna nálægastir eru Maffeiklasinn og Höggmyndaklasinn, ásamt hinum miklu stærri Meyjaklasa. Sá síðastnefndi, sem er í um 50 milljón ljósára fjarlægð og inniheldur ekki minna en 2.000 stjörnuþokur, hefur gríðarleg áhrif á Grenndarhópinn. Margar stjörnuþokur Meyjarklasans eru verulega stórar, en ein þeirra virkar sem leiðsagnarþoka og liggur í miðjunni. Það er þessi risavaxna sporvölulagaða stjörnuþoka, M87, sem að öllum líkindum inniheldur 2 – 3 milljarði stjarna og hefur þvermál nærri milljón ljósárum. Bæði Vetrarbrautin og Andrómedra eru sem dvergvaxnar í samanburði við þennan risa.

M87 hefur ekki náð slíkri stærð með dvergstjörnuþokum einum saman, heldur hefur trúlega gleypt í sig stjörnuþokur á stærð við Vetrarbrautina. Vegna þenslu alheims dreifast stjörnuþokur í Meyjarklasanum í burt frá okkur með meðaltalshraða nærri 1000 – 11.000 km/sek, en þyngdaraflið frá þúsundum af stjörnuþokum í klasanum getur yfirunnið útþensluna, og útreikningar sýna að við munum á endanum dragast í átt að Meyjarklasanum og að lokum mun Grenndarhópurinn verða hluti að Meyjarklasanum.

Enn eru ekki öll kurl komin til grafar, því Meyjarklasinn er nefnilega undir áhrifum enn stærra safns af stjörnuþokum sem kallast Togarinn mikli (The Great Attractor). Við vitum harla lítið um hann, enda liggur hann dulinn að baki Vetrarbrautarinnar. En greina má eitthvað sem hefur áhrif á hreyfingu stjörnuþoka á gríðarlegu miklu svæði. Trúlega er um að ræða mikið samansafn tugþúsunda stjörnuþoka í kannski 250 milljón ljósára fjarlægð. Rétt eins og grenndarhópurinn mun dag einn verða hluti af Meyjarklasanum, þá mun Meyjarklasinn kannski í fjarlægðri framtíð ganga inn í Togarann mikla. Og kannski kann sá einhvern tímann að vera gleyptur af enn stærra fyrirbæri.