Lukács
8 °C
22 °C
Index - In English In English Eng

Üstökösgyárat találtak a csillagászok

2013.06.19. 11:32 Módosítva: 2013.06.19. 13:16

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array antennarendszerrel először sikerült képet alkotni egy fiatal csillagot övező porkorong azon részéről, ahol a porrészecskék az üstökösök kialakulásához vezető összeolvadással növekszenek.

Az ALMA rendkívüli érzékenységének köszönhetően most először észleltek egyértelműen a porcsapdát, így egy lépessel közelebb kerültek annak megoldásához, hogy a protoplanetáris korongokban a porrészecskékből miként alakulnak ki először méteres, majd üstökös-, később pedig bolygóméretű objektumok.

Az ALMA antennarendszer mérései alapján zöld szín mutatja az Oph-IRS 48 rendszer protoplanetáris korongjának porcsapdáját, ahol a mm-es porszemcsék ütközések révén növekedhetnek nagyobb, üstökösméretű testeket létrehozva. A narancssárga szín a sokkal kisebb, mikrométeres porszemcsék eloszlását mutatja az ESO VLT távcsőrendszere VISIR műszerének mérései alapján.
Az ALMA antennarendszer mérései alapján zöld szín mutatja az Oph-IRS 48 rendszer protoplanetáris korongjának porcsapdáját, ahol a mm-es porszemcsék ütközések révén növekedhetnek nagyobb, üstökösméretű testeket létrehozva. A narancssárga szín a sokkal kisebb, mikrométeres porszemcsék eloszlását mutatja az ESO VLT távcsőrendszere VISIR műszerének mérései alapján.
Fotó: ESO/L. Calçada

A számítógépes modellek előrejelzései szerint a porszemcsék mérete ütközéseket követő összeolvadással növekszik. Ezt a folyamatot azonban akadályozza a frissen összetapadt részecskék nagy sebességű ütközése, ami gyakran újra el is aprózza őket. Ha eltekintünk ettől a folyamattól, a nagyobb szemcsékre a modellek szerint akkor is leselkedik egy nagy veszély: a gáz és a porrészecskék közti viszkozitás miatt a porszemcsék gyorsan befelé vándorolnak és végül a csillagba hullanak, esélyt sem kapva arra, hogy nagyobb testekké álljanak össze.

A csillag körül tehát kell lennie egy biztonságos régiónak, ahol a porrészecskék akadálytalanul tudnak növekedni, míg elegendően nagyok nem lesznek ahhoz, hogy túléljék a veszélyes külső hatásokat. A numerikus modellek eredményei alapján megoldást a porkorongokban fellépő, tipikusan több százezer évig fennálló örvények szolgáltathatják: még a port csapdába ejtő örvények megszűnése esetén is elegendő idő áll a felgyülemlett por rendelkezésére a diszperzió előtt, hogy nagyobb testeket hozzon létre. Az elméleti úton megjósolt porcsapdák létezését eddig azonban nem sikerült észlelési bizonyítékokkal egyértelműen alátámasztani.

Nienke van der Marel, a Leiden Observatory PhD hallgatója és munkatársai most azonban jelentős előrelépést tettek ezen a területen az ALMA antennarendszer mérései alapján. Marel és kollégái a Kígyótartó csillagképben megfigyelhető, mintegy 400 fényévre található Oph-IRS 48 rendszer porkorongját vizsgálták. A mérések eredményeként azt találták, hogy a fiatal csillagot egy porgyűrű veszi körül, melynek középső részét vagy egy bolygó vagy egy csillagkísérő söpörte tisztára.

Az ESO VLT távcsőrendszerével korábban végzett észlelések már jelezték, hogy a kisméretű porrészecskék szintén egy gyűrűhöz hasonló struktúrát képeznek a csillag körül, az ALMA milliméter méretű szemcsék eloszlását felfedő képe azonban ettől teljesen eltérő szerkezetet tárt fel. Marel szerint az ALMA rendkívül éles és nagyon jó jel/zaj viszonyú mérései alapján a por szerkezete a várt gyűrűalakkal szemben inkább egy kesudióra emlékeztet. Amit találtak, nem más, mint az a régió, ahol a porrészecskék csapdába estek és ütközések révén nagyobb testekké állnak össze.

Marel magyarázata szerint nagy valószínűséggel egy csillag körüli üstökösgyárat sikerült észlelniük: ebben a régióban ugyanis megfelelőek a feltételek ahhoz, hogy a porszemcsék milliméteres méretről üstökösmag méretűre növekedjenek ütközések révén, bár a csillagtól ilyen távolságban bolygónyi objektumok vélhetőleg nem fognak összeállni.

A közeli jövőben azonban az ALMA a csillagokhoz ennél jóval közelebbi régiókat is vizsgálhatja majd, ahol ugyanez a csapdázó mechanizmus működik, de ott már bolygók formálódásához is elvezethet. A porcsapda akkor alakul ki, amikor a nagyobb porrészecskék a magasabb nyomású régiók felé mozognak, a számítógépes szimulációk szerint ezek a magas nyomású területek az Oph-IRS 48 esetében is megfigyelhető központi üres régió peremén történő gázmozgás következtében alakulhatnak ki.

Magyarországon hasonló, a porkorongokra és a bolygók keletkezésére, migrációjára vonatkozó, nagy számítógépes teljesítményt igénylő, ennek fejében azonban nagyon szép eredményeket szolgáltató modellszámításokat Regály Zsolt végez. Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.