Júlia, Rita
13 °C
26 °C

Titokzatos csillagpulzációkat kutatnak Budapesten

2009.11.25. 16:50 Módosítva: 2009-11-25 16:54:14
Immáron több mint egy évszázados a Blazhko-effektus rejtélye az RR Lyrae típusú csillagoknál. A téma nemzetközileg vezető csoportja a svábhegyi akadémiai kutatóintézetben dolgozik.

Az RR Lyrae típusú változócsillagok kozmikus időskálán idős objektumoknak számítanak, magjukban a hidrogén már héliummá fúzionált. Ezen óriáscsillagok energiatermelését már a hélium égése, illetve körülötte egy köpenyben a hidrogén fúziója biztosítja. Jellemzően öregebb csillagokat tartalmazó rendszerekben fordulnak elő, például gömbhalmazokban, de megtalálhatók a Tejútrendszer mezőcsillagai között is. Az RR Lyrae-csillagok körülbelül félnapos periódussal változtatják fényességüket, a fényváltozás amplitúdója az 1 magnitúdónyit is meghaladhatja. A fényváltozás oka a csillag pulzációja, azaz sajátrezgése.

Közel azonos abszolút fényességük miatt ezek a csillagok jól használhatók kozmikus távolságmérésre, fényváltozásuk alakja és periódusa fizikai tulajdonságaikat nagy pontossággal elárulja. Az RR Lyrae típusú változócsillagok vizsgálata az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetében folyó kutatásoknak mindig az előterébe tartozott, az itteni vizsgálatok számos fontos eredménnyel jelentősen hozzájárultak ezen objektumok megismeréséhez.

Még a múlt század elején S. Blazhko orosz és H. Shapley amerikai csillagászok kimutatták, hogy nem minden RR Lyrae-csillag fényváltozása szabályosan ismétlődő, a legnagyobb fényesség időpontja, illetve értéke pár 10 napos időskálán változhat, azaz ezen csillagok pulzációs fényváltozását valami modulálja. Az évek folyamán számos elméleti modellt javasoltak az ún. Blazhko-moduláció magyarázatára, azonban egyik mögött sem áll meggyőző bizonyíték, illetve a modellek megfigyelési konzekvenciái ellentmondanak a Blazhko-csillagok megfigyelt tulajdonságainak. Így az igazság az, hogy több mint egy évszázaddal a felfedezése után még ma sem tudjuk, milyen folyamat okozza a Blazhko-effektust, ami az RR Lyrae-csillagok asztrofizikában betöltött jelentőségét figyelembe véve több mint kiábrándító.

Mivel azonban az eddigi eredmények azt mutatták, hogy a Blazhko-effektus az RR Lyrae-csillagok csupán 10-30%-át érinti, az utóbbi évtizedekben az asztrofizikusok nem túl sok figyelmet szenteltek a jelenség vizsgálatára, illetve fizikai okainak felderítésére. A méréstechnikai lehetőségek rendkívüli fejlődése ellenére a 2000-es évek elején még nem volt sem olyan kiterjedt Blazhko-csillag megfigyelés, ami a moduláció részletes és pontos vizsgálatát valóban lehetővé tette volna, sem olyan statisztikai vizsgálat, amelyik kifejezetten a moduláció gyakoriságának meghatározását célozta.

A DM Cygni pulzációs fényváltozásának modulációja a svábhegyi 24"-es távcső mérései alapján. Felül két évben fölvett adatok láthatók, balra lent az átlagos pulzációs fénygörbe, jobbra lent pedig az erre rárakódó moduláció lefutása tanulmányozható.
A DM Cygni pulzációs fényváltozásának modulációja a svábhegyi 24"-es távcső mérései alapján. Felül két évben fölvett adatok láthatók, balra lent az átlagos pulzációs fénygörbe, jobbra lent pedig az erre rárakódó moduláció lefutása tanulmányozható.

Az MTA KTM CSKI 2003-ban felújított és automatizált sváb-hegyi 24"-es távcsöve (a Normafától pár perc sétára) kiváló lehetőséget nyújtott egy ezeket a méréseket felvállaló program, a Konkoly Blazhko Survey elindítására. A Jurcsik Johanna által vezetett kutatócsoport az elmúlt 6 év folyamán 30, az északi féltekéről mérhető, alapmódusban pulzáló, viszonylag fényes (V < 13 magnitúdó), rövid periódusú (p < 0.5 d), Blazhko-modulációt a korábbi mérések alapján nem mutató  RR Lyrae-csillagról végzett kiterjedt fotometriai méréseket. A mintából 14 csillag mutatott fénygörbeváltozást, ez mintegy 47%-os modulációs gyakoriságot jelent, jóval nagyobbat, mint a korábbi fotografikus felmérésekbõl becsült 25-30%, illetve a gravitációslencse-keresési programokban (MACHO, OGLE) talált 10-23%. A különbség oka elsősorban a korábbi megfigyelések nagyobb mérési pontatlansága, illetve az adatok rossz időbeli felbontása-eloszlása. A Konkoly Blazhko Survey méréseiből kiderült, hogy az RR Lyrae-csillagok fényváltozása igen kis amplitúdóval is modulált lehet, a moduláció gyakoriságának jelentős megnövekedését ezen kis modulációk kimutatása magyarázza.

A Konkoly Blazhko Survey során felfedezett Blazhko csillagok modulációs-amplitúdó eloszlásának összehasonlítása a MACHO és OGLE-I, -II gravitációslencse-mérési programok adatai alapján meghatározott eredményekkel. Míg a Konkoly Survey adatai azt mutatják, hogy az RR Lyrae csillagok kis amplitúdójú modulációja igen gyakori, hasonló kis amplitúdójú modulációt a MACHO és OGLE adatok nem, vagy csak nagyon kevés esetben mutattak.
A Konkoly Blazhko Survey során felfedezett Blazhko csillagok modulációs-amplitúdó eloszlásának összehasonlítása a MACHO és OGLE-I, -II gravitációslencse-mérési programok adatai alapján meghatározott eredményekkel. Míg a Konkoly Survey adatai azt mutatják, hogy az RR Lyrae csillagok kis amplitúdójú modulációja igen gyakori, hasonló kis amplitúdójú modulációt a MACHO és OGLE adatok nem, vagy csak nagyon kevés esetben mutattak.

A jelenlegi, illetve a Konkoly Obszervatóriumból származó korábbi mérések alapján az is kiderült, hogy egyes csillagoknál a moduláció csak időszakosan figyelhetõ meg. Emiatt egyetlen, a jelenlegi mérési pontosság mellett nem "blazhkós" RR Lyrae-ről sem jelenthető ki, hogy fényváltozása nem volt korábban, vagy nem lesz a jövőben modulált. Mindez arra mutat, hogy a Blazhko-moduláció az RR Lyrae-csillagok pulzációjának sokkal általánosabb tulajdonsága, mint ahogy azt korábban feltételeztük. A Blazhko-effektus magyarázata nélkül nem mondhatjuk, hogy valóban ismernénk azokat a folyamatokat, amelyek ezen asztrofizikailag jelentős csillagokban végbemennek.

A Konkoly Blazhko Survey eredményeit összefoglaló cikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society című folyóiratban jelenik meg (Jurcsik J. és mtsai, megjelenés alatt).