Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Kovács József:

ÉG ÉS FÖLD VONZÁSÁBAN - Törmelékfelhők bolygókeletkezés előtt és után

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

A csillagászok eszközei hihetetlen ütemben fejlődnek - elég csak a felfedezett exobolygók egyre nagyobb számára gondolnunk. De nem csak ezekről tudunk egyre többet, a csillagok körüli bolygókon kívül egyre több apró részletet ismerünk meg ezekről a rendszerekről. És itt az „aprót" szó szerint kell érteni: a csillagok körüli porok,  is egyre többet árulnak el titkaikból.

Az ALMA (Atacama Large Millimeter/submilli-meter Array) mikrohullámú antennarendszerrel végzett megfigyelések alapján egy francia kutatók által vezetett csoport eddig soha nem látott ot detektált a GG Tau A kettőscsillag-rendszerében. A külső, nagy tömegű korongból a belső részek felé tartó anyagáramlás lehet a felelős egy kisebb, bolygóformáló belső korong fenntartásáért, ami az utánpótlás nélkül már régen eltűnt volna. Mivel a Naphoz hasonló csillagok fele kettős rendszerek tagjaként születik, az eredménynek messze ható következményei lehetnek az exobolygók keresésében is.

A Bika csillagképben megfigyelhető GG Tau a Földtől 450 fényév távolságban található, mindössze néhány millió éves többes csillagrendszer, ennek része a GG Tau A. A VLTI-vel végzett legújabb megfigyelések szerint a GG Tau A egyik komponense, a GG Tau Ab — amelyet egyébként nem övez porkorong — maga is egy szoros kettős, komponensei a GG Tau Ab1 és a GG Tau Ab2. A GG Tau-rendszert így összesen öt csillag alkotja.

Fantáziarajz a GG Tau A körüli, por és gáz által uralt térrészről. Az ALMA észlelései gáznyalábok jelenlétét mutatják a rendszert övező külső és belső por- és gázkorongok között. A belső korong anyagutánpótlása következtében a kettős bonyolult gravitációs terében is lehetővé válhat a bolygókeletkezés. (ESO/L. Calgada)

A GG Tau A körül két porkorong is található, egy nagyobb külső, amely az egész alrendszert körbeveszi, és egy kisebb belső a főkomponens körül. Utóbbinak tömege nagyjából a Jupiterével egyezik meg. Léte eddig rejtélynek számított, mivel a központi csillag olyan ütemben szívja el az anyagát, hogy már régen el kellett volna tűnnie. Az ALMA-val végzett észlelések során azonban az Anne Dutrey (Laboratory of Astrophysics of Bordeaux) által vezetett kutatócsoport gáznyalábokat detektált a két korong közötti tartományban, ez pedig arra utal, hogy a külső korongból anyag áramlik a belsőbe. Dutrey magyarázata szerint számítógépes szimulációk már jelezték az ilyen gázáramok létét, megfigyelni azonban eddig nem sikerült őket. A nagyobb külső diszk által táplált, így hosszú ideig fennmaradni képes kisebb belső korong létezésének pedig fontos szerepe van a bolygókeletkezési folyamatokban. (Meg kell említeni, hogy egyedülálló fiatal csillag, a HD 142527 körül észleltek már hasonló gázáramokat szintén az ALMA mérései alapján.)

Fantáziarajz arról, miként látszana a Tejutat keresztező állatövi fény egy közeli csillag bolygójáról (ESO/L. Calcada)

A bolygók a csillagkeletkezésből visszamaradt anyagból alakulnak ki a fiatal központi égitestek körül. Ez egy viszonylag lassú folyamat, ezért egy hosszú ideig fennmaradó protoplanetáris korong szükséges hozzá. Ha a most felfedezett, külső diszkből a belső korongba tartó anyagáramlás más többes csillagrendszerek esetében is előfordul, akkor a jövőben az exobolygókat az eddiginél több helyen is a siker reményével kereshetjük majd.

A Naprendszeren kívüli bolygók keresésének első szakaszában a Naphoz hasonló, egyedülálló csillagokat preferálták, mivel a kettőscsillagok körüli pályák sokkal bonyolultabbak és kevésbé stabilak, így azt gondolták, hogy a bolygók kialakulása ezen rendszerekben sokkal kisebb valószínűségű, mint a magányos csillagok körül. Újabban azonban egyre nagyobb figyelmet kapnak a többes csillagrendszerek komponensei körüli bolygókeletkezés kérdései, jelen felfedezés is ennek lehetőségét jelzi, új vadászterületet nyitva ezzel a bolygókeresők számára.

De a törmelékfelhőknek nem csak a bolygókeletkezés szempontjából van jelentőségük — például égitestek ütközéseiből is keletkezhetnek ilyenek.

Egy nemzetközi kutatócsoport az ESO VLT távcsőegyüttesét interfero-metrikus üzemmódban (VLTI) használva 92 csillagot vizsgált meg a közeli infravörös tartományban állatövi fény nyomai után kutatva a csillagok lakhatósági zónáinak környezetében. A kutatók a PIONIER nevű műszert használták, amelynek segítségével vagy mind a négy segédteleszkópot (Auxiliary Telescope, AT) vagy mind a négy 8,2 méteres főtávcsövet (Unit Telescope, UT) össze lehet kapcsolni, nem csak nagyon nagy szögfelbontást, de nagy érzékenységet is elérve ezáltal. Az újakat korábbi, a CHARA optikai interferométerrel rögzített adatokkal kombinálva kilenc esetben sikerült is detektálni a meleg por által kibocsátott sugárzást vagy a porszemcsék által visszatükrözött csillagfényt. A jelenséget tehát már korábban is megfigyelték a Naprendszeren kívül, de ez az első szisztematikus, a közeli csillagok körüli állatövi fény vizsgálatát célzó felmérés.

A közeli csillagok körül most detektált fénylés a naprendszerbeli állatövi fénynek felel meg, de annál sokkal intenzívebb. A korábbi észlelésekkel ellentétben a por, ami okozza, nem a későbbi bolygókeletkezés alapanyaga, hanem néhány kilométer méretű kis égitestek, úgynevezett planetezimálok ütközéseinek eredménye, amelyek hasonlóak a Naprendszer kisbolygóihoz és üstököseihez. Az állatövi fénynek saját bolygórendszerünkben is ilyen eredetű por az okozója. A kutatás vezetője, Steve Ertel (ESO, University of Grenoble) magyarázata szerint, ha tanulmányozni szeretnénk a földszerű bolygók fejlődését a csillaguk lakhatósági zónájának közelében, akkor mindenképpen szükséges az állatövi por megfigyelése ezekben a régiókban, mivel így információhoz juthatunk a bolygórendszer felépítéséről és fejlődéséről is.

A fényes központi égitest körüli halvány por sikeres detektálásához nagy felbontás és nagy kontraszt szükséges. Jelenleg az infravörös interferometria az egyetlen technika, amelynek segítségével ez lehetséges. A VLTI-ben és műszereiben rejlő lehetőségeket a végletekig kihasználva a csoportnak sikerült olyan méréseket végrehajtani, amelyek pontossága és érzékenysége tízszeresen haladja meg a jelenleg hozzáférhető bármely más műszeregyüttessel elérhető paramétereket. A csoport az 1,8 méteres segédteleszkópok által gyűjtött infravörös sugárzást vezette a VLTI-be. Ahol intenzív állatövi fényt tapasztaltak, ott minden esetben fel is tudták bontani a kiterjedt porkorongot és le tudták választani halvány fényét a csillag sokkal erősebb sugárzásáról. Melléktermékként a mintában szereplő nagy tömegű csillagok közül néhány esetben nem várt csillagkísérőt is felfedeztek. Az ezt tárgyaló párhuzamos cikk vezető szerzője, Lindsay Marion szerint az eredmény alapján valószínűleg felül kell vizsgálnunk azt is, hogy az ilyen csillagok közül valójában mennyi a kettős.

Allatövi fény az ESO La Silla- és La Paranal-obszervatóriumaiból fényképezve. Földünk

sötét égboltú helyeiről nézve az állatövi fény halvány, diffúz, fehér fénylésként tűnik fel az
éjszakai égbolton az esti szürkület után vagy hajnalban. Kicsiny porrészecskék okozzák,
amint visszatükrözik a rájuk eső napfényt. A jelenség nem csak a Földről figyelhető meg, a
Naprendszer minden részéből látható. (ESO/Y. Beletsky)

Az állatövi porral övezett csillagok tulajdonságainak elemzése alapján a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a legtöbb port az idősebb csillagok körül detektálták. Ez nagyon meglepő és kérdéseket vet fel a bolygórendszerekkel kapcsolatos ismereteinket illetően, ugyanis a planetezimálok ütközése által generált porkeletkezésnek idővel csökkennie kell, amint a kis égitestek a megsemmisülés miatt fogynak.

A vizsgált mintában 14 olyan csillag van, amely körül korábban már bolygót is találtak. Közülük mindegyik abban a régióban járja körbe a csillagát, ahol az állatövi fényt okozó por is elhelyezkedik. A por sugárzása sajnos bonyolítja a planéták további tanulmányozását, mivel még a nagyon csekély intenzitású emisszió is megnehezíti a földszerű bolygók közvetlen fényképezését. A jelen felmérés során detektált állatövi fény intenzitása három nagyságrenddel nagyobb a naprendszerbeli sugárzásénál, így valószínű, hogy a kisebb, de a mienket még mindig meghaladó intenzitást produkáló rendszerek jóval nagyobb számban léteznek, mint ami ebből a felmérésből következne. Ezek az észlelések tehát minden bizonnyal csak az első lépést jelentik az „exoállatövi fény" részletes tanulmányozásában.

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

----------

Élet és Tudomány ■ 2014/48 -1518-1519.o.

http://www.csillagaszat.hu/hirek/asztrofizika-hirek/af-exobolygok/allatovi_feny_kozeli_csillag/