István, Vajk
17 °C
22 °C

Kár, hogy nem születtünk műholdnak

2015.06.10. 20:11
Olyan volt, amilyen még nem, és ilyen nem nagyon van. Ha elesünk a biciklivel, az nekünk kivételes eset, de naponta milliószám esnek el biciklivel az emberek, tehát ez annyira nem nagy szám. De mennyivel bonyolultabb már kimutatni a rotációs periódus változásából kilenc késői színképtípusú, de gyorsan forgó csillagnál az aktivitási ciklus jelenlétét a Hubble űrteleszkóppal? Az MTA Csillagászati és Földrajztudományi Kutatóközpontjának ez is sikerült.

A csillagok aktivitási ciklusával a születő aktív régiók csillagrajzi szélessége is változik. Mivel a csillagfelszín különböző szélességeken más-más sebességgel forog, ez a változás a mért forgási periódus változásából kimutatható. Az MTA CSFK CSI kutatói – Vida Krisztián, Oláh Katalin és Szabó Róbert – ezzel a módszerrel kilenc gyorsan forgó, késői spektráltípusú csillagnál mutatták ki aktivitási ciklus jelenlétét a Kepler-űrtávcső adataiban – írja a Csillagászat.hu.

A Nap aktivitása közvetlenül befolyásolja a földi életet, például az aktivitási ciklusával; ez egy körülbelül 11 éves (a mágneses pólusokat is figyelembe véve 22 éves) periódust jelent. Tudják, hogy nézett ki 1991. augusztus 31-e és 2001. szeptember 6-a között a Nap 11 éves aktivitása a röntgentartományban? Nyilván nem, ehhez japán műholdnak kell születni, és nem mindenki ilyen szerencsés. Szerencsére a Yohkoh résen volt, és végigfotózta az eseményt:

20150609 rovid aktivitasi ciklusok kepler adatokban 1
Fotó: Csillagaszat.hu

A Napéhoz hasonló ciklusokat más csillagokon is megfigyeltek; ezeket az 1960-as évektől kutatják a Mt. Wilson égboltfelmérési programban. Az évtizedekig tartó adatgyűjtésben a csillagaktivitás egyik fontos indikátorát, a csillagspektrum kalcium H és K régiójának emisszióját vizsgálták.

A Kepler űrtávcsővel több mint százezer csillagról készítettek páratlan pontosságú fénygörbéket négy és fél éven át. Mivel az ismert legrövidebb aktivitási ciklusok periódusa nagyjából egy év, kézenfekvőnek tűnt a Kepler-adatokban is hasonlókat keresni. De a helyzet nem ilyen egyszerű. Az űrbeli fotometriai méréseket, bármilyen pontosak is, hosszú távú instrumentális trendek befolyásolják, mint például a hőingadozások. Homogén, megbízható adatsort, amely több negyedet ölel fel (a Kepler-adatokat negyedévenként publikálják), igen nehéz előállítani.

A fénygörbék feldolgozásának egyik lépése általában ezeknek a hosszú trendeknek az eltávolítása. Így azonban minden, hetes-hónapos időskálánál hosszabb, a csillag összfényességéből származó információ elveszik, a ciklusok felderítéséhez rendszerint használt változásokkal együtt, hiszen az aktivitási ciklust jellemzően a teljes fényesség, azaz a teljes foltfedettség változásából mutatják ki.

Mint az közismert, az aktivitási ciklus egy másik tulajdonsága az aktív területek csillagrajzi szélességének ciklussal párhuzamos változása. A Napnál a ciklus elején jellemzően 30 fokos szélességen, míg a ciklus végén inkább az egyenlítő táján emelkednek felszínre a foltok. A jelenséget többnyire egy pillangó-diagramon szokták szemléltetni.

Az elméleti modellek szerint ez nem csak a Napon, hanem más spektráltípusú és forgási sebességű csillagokra is jellemző viselkedés. Csakhogy ilyenkor a pillangó-diagram sokkal kevésbé emlékeztet pillangóra, a szárnyak összemosódnak, és jóval szűkebb szélességtartományba csoportosulnak.

A csillagfelszín különböző szélességeken más-más sebességgel fordul körbe, a Nap esetében az egyenlítői rész gyorsabban forog a pólusoknál. És itt ugrik a majom a vízbe:

a modellek szerint a jellemző foltszélesség más csillagokon is vándorol az aktivitási ciklussal, és ez a csillagfelszín differenciális rotációja miatt elméletileg ki is mutatható,

mert a különböző szélességű csillagfoltok az aktivitási ciklussal más forgási periódust mutatnak.

Mivel az aktivitási ciklus hossza a forgási periódustól függ, vagyis a gyorsan forgó csillagok rövidebb aktivitási ciklust mutatnak, az MTA CSFK CSI kutatói olyan késői típusú aktív csillagokat kerestek, amelyek forgási periódusa fél-egy nap között van, azaz a korábban magyarországi műszerekkel megfigyelt, körülbelül egy éves ciklust mutató csillagokhoz hasonlítanak.

A kutatók a Kepler adatbázisában 39 ilyen csillagot találtak, amelyek fénygörbéjét idő-frekvencia-analízissel vizsgálták meg. A módszerrel a csillagok fénygörbéjében található periódusos jelek időbeli változása tanulmányozható. A csillagok között 9 esetben sikerült kimutatni a forgási periódus ciklikus változását, amit vélhetően az aktivitási ciklus okoz. De inkább bemutatjuk képen, úgy egyszerűbb megérteni:

Nyilván már csak a Kepler-003541346 katalógusjelű csillag tisztított és interpolált fénygörbéjét szeretnék látni, meg persze a fénygörbe Fourier-transzformáltját: türelem, mutatjuk mindkettőt.

20150609 rovid aktivitasi ciklusok kepler adatokban 2
Fotó: Csillagaszat.hu

Mint tudjuk, ilyenkor egy Gauss-ablakfüggvényt mozgatnak a fénygörbe mentén, és annak mindegyik pozíciójához meghatároznak egy Fourier-spektrumot. Ezeknek a sorozatából egy kétdimenziós térkép állítható elő, ami az idő függvényében mutatja a frekvencia változását.

Na ugye, mennyivel bonyolultabb ez, mint biciklivel elesni.