Először látják a bolygószületés fontos fázisát

2013.01.03. 11:05

A fiatal csillagok begyűjtik a környezetükben található gázt, ettől nagyobbra híznak. A születő óriásbolygók megakaszthatják ezt a folyamatot, mert elszívják a gázt a csillag elől. A mikrohullámú sugárzás tartományában feltárultak a csillagászok szeme előtt az egyik ilyen rendszer működésének részletei.

Chilei és amerikai csillagászoknak első ízben sikerült megfigyelniük egy távoli csillag körül az óriásbolygók születésének kritikus fázisát. A fiatal csillagot körülvevő óriás anyagkorong résein hatalmas gázáramok folynak keresztül, ezeket sikerült most először megfigyelni. Az áramló gázt a születő óriásbolygók saját gyarapításukra használják, így kevesebb jut belőle a csillagnak. Az óriás gázbolygók születése így a csillag fejlődését is befolyásolja.

Forrás: Nature
A csillagot övező anyagkorong résein hatalmas gázáramok folynak keresztül. Ez a fantáziarajz segít eligazodni abban, minek a képét mutatják a sokkal gyengébb felbontású észlelések (lásd a 2. képen)

A nemzetközi csillagászcsoport a Földtől 450 fényév távolságban, a Farkas (Lupus) csillagképben fekvő HD 142527 jelű csillagot figyelte meg (a csillag a déli égbolton helyezkedik el, a mi földrajzi szélességünkről sohasem látható). A fiatal csillagot kiterjedt gáz- és porfelhő veszi körül, ez annak az anyagnak a maradványa, amelyből maga a csillag keletkezett.

A poros korongot egy széles rés két részre osztja, és a csillagászok valószínűnek tartják, hogy ebben a résben jelenleg is folyik az óriás gázbolygók kialakulása: születésük folyamata tisztítja meg a csillagot körülvevő anyagkorongnak ezt a sávját. A belső korong nagyjából a Nap és a Szaturnusz közötti távolságig (10 csillagászati egység) terjed a csillagtól. A külső korong belső széle viszont ennél 14-szer távolabb van, ez nagyjából az a távolság, amilyen messzire a Naptól legtávolabb járó, ember alkotta szerkezet, a Voyager-1 űrszonda eljutott. További érdekesség, hogy a külső korong nem szimmetrikus, azt valószínűleg a születő óriásbolygók gravitációs hatása patkó alakúra torzítja.

A csillagot a chilei Atacama-sivatagban épülő nemzetközi rádiótávcső-rendszerrel figyelték meg. Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) európai közreműködője az Európai Déli Obszervatóriumok (ESO), a rendszert több észak-amerikai és távol-keleti intézménnyel és szervezettel közösen működtetik. Bár a rendszer hivatalos avatása és végleges üzembe helyezése csak 2013 márciusában lesz, az észlelések már 2011 végén megkezdődtek. A mostani kutatás vezetője Simon Casassus, a Chilei Egyetem csillagásza volt. A megfigyeléseket 840-870 mikrométer közötti hullámhosszakon, három sávban, 2012. június 2-án végezték. A kutatók a Nature 2013. január 2-i számában és az ESO honlapján számoltak be eredményeikről.

Egy Hold-tömegnyi anyag évente

A feltételezések szerint a főként vagy teljesen gázból álló óriásbolygók a csillag születését követő néhány millió éven belül alakulnak ki. A modellszámítások már korábban is jelezték, hogy a csillagot körülvevő felhőben az óriásbolygók születése megtisztít egy sávot. A kialakuló rés a várakozásoknak megfelelően a por koncentrációjában határozottabban, a gáz mennyiségében kevésbé élesen jelenik meg. A HD 142527 esetében a csillagászok arra következtettek, hogy a porkorongban a megfigyelt zavart keltő bolygószerű test a csillagtól 90 csillagászati egység távolságra lehet.

Forrás: Nature
A csillagot körülvevő külső korongban a por pirosnak látszik a képen. Feltűnő a külső korong aszimmetriája. Az "üres" sávban lévő ritka gáz kékes színűnek látszik. A gázáramlások 3 óra és 10 óra irányában vehetők észre a külső és a belső korong között

A mérések alapján megállapították, hogy a csillagnak egy év alatt magába kellene szippantania a belső korong teljes anyagát. A belső korong tehát csak akkor maradhat fenn tartósan, ha a korong két része között anyagáramlás folyik. Ezt az anyagáramlást sikerült az ALMA rendszerrel végzett mérésekkel kimutatni. A megfigyelések szempontjából kedvező, hogy a csillagot övező anyagkorong síkja csaknem merőleges a látóirányunkra (70 fokos szöget zár be azzal), kedvező rálátást nyújtva a jelenségre. Megállapították, hogy a széles sávon keresztül évente 7 x 10-9 - 2 x 10-7 naptömegnek megfelelő mennyiségű anyag áramlik át (ez körülbelül a Hold tömegének nagyságrendjébe esik).

Nincs kísérőcsillag

A csillagászok már korábban is sejtették, hogy létezniük kell ilyen gázáramoknak, eddig azonban nem sikerült ezeket kimutatni. Mostani méréseik szerint tehát a születő óriásbolygók létrehozzák a rést az anyagkorongban, és elősegítik a korong két része közötti gázáramlást. A gáz egy részét magukba szívják, a többi része azonban továbbmegy a korong belső részébe és onnan a csillagba, ezáltal biztosítva az anyagutánpótlást a csillag további gyarapodásához.

A megfigyelés további újdonsága a résben található diffúz gáz közvetlen kimutatása. Ennek a létezését is feltételezték, közvetlen kimutatása azonban most sikerült először. A diffúz gáz mennyisége megerősíti azt a feltételezést, hogy a csillag körül óriásbolygó kering, egy nagyobb tömegű kísérőcsillag ugyanis alaposabban megtisztítaná a korong adott sávját, így a diffúz gáz megfigyelhetetlen lenne. Mindamellett a bolygók közvetlen kimutatása nem sikerült, vélhetően azért, mert azok beágyazódnak a sűrű, átlátszatlan gázáramokba.

A kutatók remélik, hogy ha az ALMA rendszer összes rádiótávcsöve üzembe áll, akkor képesek lesznek a HD 142527 körül keringő bolygók tulajdonságait, mindenekelőtt a tömegüket is meghatározni.

Forrás: ALMA
Az ALMA Obszervatórium már üzembe helyezett rádiótávcsöveinek egy csoportja a chilei Chajnantor-fennsíkon, 5000 méter tengerszint fölötti magasságban