Bence
10 °C
25 °C

Gyorsan forgó csillag különös kísérővel

2011.07.05. 09:22
A gyorsan forgó kék szubóriás csillag felszíni hőmérsékleti viszonyai tükröződnek a KOI-13 rendszer torz alakú tranzit fénygörbéjében. A maga nemében egyedülálló forró barna törpe kísérő jelentőségét magyar csillagászok ismerték fel.

A gyorsan forgó csillagok alakja a centrifugális erők miatt ellapul, az egyenlítő távolabb, a pólusok közelebb kerülnek a csillag magjához. Így a csillag pólusvidékei nagyobb hőmérsékletűek lesznek, mint az egyenlítő. Az ilyen csillag előtt ferde pályán elhaladó bolygók és kis méretű kísérők fényváltozása jellegzetes torzulást mutat, hiszen az átvonulás megfelelő részén, ahol a forróbb terület előtt tartózkodik a bolygó, a kitakart fény több, és az átvonulás fénygörbéjében egy lokális gödör keletkezik. Ha ilyen fénygörbe-torzulást látunk, abból egyszerre következtethetünk a csillag gyors forgására és a bolygó ferde pályájára - az utóbbi konklúzió a bolygókeletkezési és vándorlási folyamatok nagyon fontos, ám eddig még nem pontosan tisztázott szerepű nyomjelzője.

Torzulások egy gyorsan forgó csillag előtt áthaladó bolygó fénygörbéjében (Szabó és mtsai, 2011)
Torzulások egy gyorsan forgó csillag előtt áthaladó bolygó fénygörbéjében (Szabó és mtsai, 2011)

Ezt a jelenséget elméleti megfontolások alapján 2009-ben jósolta meg J. W. Barnes, ám mostanáig nem sikerült megfigyelni. Az első ilyen típusú rendszer azonosítása a Szabó M. Gyula (MTA KTM CSKI) által vezetett, magyar csillagászokból álló csoport eredménye. A detektálás a Kepler-űrtávcső nyilvános anyagainak átnézésén alapul, amelyet kiegészítettek egy németországi távcsővel készített nagy felbontású színképpel (Holger Lehmann, Thüringiai Csillagvizsgáló, Németország) és a legnagyobb magyar távcső, a piszkés-tetői egy méteres RCC nagy szögfelbontású megfigyeléseivel. Külön kiemelendő, hogy a Kepler-űrtávcsővel végzett felfedezésekben az egy méteres távcső nagy szögfelbontású üzemmódja egy év alatt már másodszor játszott kulcsfontosságú szerepet: az áprilisban a Science folyóiratban bejelentett triplán fedő Trinity rendszer természetének tisztázása is részben e távcső feladata volt.

Fönt: a KOI-13 tranzit fázisdiagramja. A vonalak mutatják a jellegzetes fénygörbe-torzulásokat. Középen: A fénygörbe eltérése egy szimmetrikus mintagörbétől. Lent: A tranziton kívüli fényváltozás is aszimmetrikus, ami változó megvilágításra utal. A mellékminimum mélysége alapján a kísérő hőmérséklete ~3150 K (Szabó és mtsai, 2011)
Fönt: a KOI-13 tranzit fázisdiagramja. A vonalak mutatják a jellegzetes fénygörbe-torzulásokat. Középen: A fénygörbe eltérése egy szimmetrikus mintagörbétől. Lent: A tranziton kívüli fényváltozás is aszimmetrikus, ami változó megvilágításra utal. A mellékminimum mélysége alapján a kísérő hőmérséklete ~3150 K (Szabó és mtsai, 2011)

A rendkívül költői, KOI-13.01 jelű égitestet a Kepler által talált bolygójelöltek között jelentették be 2011 februárjában (KOI: Kepler Object of Interest, azaz kb. "érdekes Kepler-objektum"). A felfedező cikkben megjelent egy lábjegyzet, miszerint a Kepler kamerájának egyetlen pixelére két csillag fénye esik, de az nem derült ki, hogy a rendszer hogyan néz ki pontosan, és hogy a Kepler adatait korrigálták-e a zavaró fényre. A magyar kutatócsoport először a fénygörbe aszimmetriájára lett figyelmes, majd később kiderítette, hogy egy száz éve ismert, szoros, kissé eltérő fényességű kettőscsillag egyik tagja körül kering a kísérő. Egy tranzit nagy szögfelbontású megfigyelésével, valamint a Kepler-adatok "trükkös" újraredukálásával (Szabó Róbert) kiderült, hogy a kísérő a kettős fényesebb csillaga körül kering. A kutatók azt is kimutatták, hogy a két csillag fizikai kettőst alkot, mert a tagok helyzete 100 év alatt nem változott észrevehetően ("együttmozgó kettős"). A csillagok gyors forgását időközben a Thüringiai Csillagvizsgáló spektroszkópiai megfigyelése is megerősítette. A csillagokra modellt illesztve, és a Kepler adatait a halványabb csillag fényének figyelembevételével újraredukálva kiderült, hogy két, a Napnál 23-szor és 30-szor fényesebb csillag alkotja a rendszert, amely tőlünk 1800 fényévre helyezkedik el. A kísérő mérete a Jupiter méretének 2,2-szerese, ami alapján inkább barna törpének tekinthető, és nem valódi bolygónak.

A rendszerről alkotott lehetséges elképzelés
A rendszerről alkotott lehetséges elképzelés

Végeredményben tehát egy olyan rendszert kell elképzelnünk, amelyben két gyorsan forgó, kissé lapult, forró és nagy méretű csillag kering egymástól nagyságrendileg ezerszeres Nap-Föld távolságban; a fényesebb csillag körül pedig erősen inklinált (ferde) pályán kering egy barna törpe kísérő, mégpedig a csillag sugarának mindössze hatszoros távolságában. Maga a rendszer is minden szempontból unikális: ilyen forró csillag körül sem ismertünk még kísérőt, ráadásul a kísérő minden bizonnyal egy forró barna törpe, amely szintén egyedülálló. A felfedezés asztrofizikai jelentősége többrétű: először sikerült kimutatni egy barna törpés kettős rendszerben a törpecsillag pályájának dőltséget a központi csillag forgástengelyéhez viszonyítva pusztán a nagyon pontos fényességmérések alapján; a pályasík jelenlegi irányultságát nem ismerjük pontosan, de a kitérés léte utalhat valamilyen erőteljes dinamikai hatásra a barna törpe múltjából; a jelenleg páratlan hármas konfiguráció fontos információkat árulhat el a csillagkeletkezési elméletek érvényességéről a kis és közepes tömegű csillagok kialakulásában.