Jusztina
3 °C
16 °C

Káoszelmélet fejti meg a változócsillagok évszázados titkát

2014.03.21. 09:32

1907-ben Szergej Blazskó orosz csillagász egy érdekes jelenséget fedezett fel az RW Dra csillag fényváltozásaiban. Azt találta, hogy a csillag a számítottnál hol előbb, hol később érte el a legnagyobb fényességét. Néhány évvel később Harlow Shapley magánál az RR Lyrae csillagnál vette észre, hogy a fényváltozás nagysága is ciklikusan változik. Azóta kiderült, hogy az RR Lyrae típusába tartozó pulzáló változócsillagok közel felénél felfedezhető a Blazskó-effektusnak elnevezett jelenség. Az effektus magyarázatára már jó néhány elméletet gyártottak, és vetettek is el a csillagászok.

A már szinte reménytelennek tűnő probléma iránt azonban az utóbbi időben ismét felélénkült az érdeklődés. Ez kifejezetten az űrtávcsövek megjelenésével elérhető, hihetetlen pontos és folytonos adatoknak köszönhető. Olyan finomságok derültek ki, mint a kisebb és nagyobb ciklusok váltakozásának megjelenése, illetve további kisebb, eddig soha nem látott változások a fényességben. Kiderült az is, hogy a pulzáció fázisa nem változik feltétlenül összhangban fényességbeli hullámzással.

A Blazskó-effektus számtalan megjelenési formája. A csillag pulzációs ciklusai külön-külön nem láthatóak már, de a változó amplitúdó miatti hullámzó burkológörbék szépen kirajzolódnak. Forrás: KIK/Szabó Róbert.
A Blazskó-effektus számtalan megjelenési formája. A csillag pulzációs ciklusai külön-külön nem láthatóak már, de a változó amplitúdó miatti hullámzó burkológörbék szépen kirajzolódnak. Forrás: KIK/Szabó Róbert.

Mindezeket figyelembe véve a kutatók nemlineáris effektusokat gyanítanak a háttérben, amelyek akár kaotikus viselkedést is eredményezhetnek. Meggyőző bizonyíték azonban erre még nincs. A káosz tudományos értelemben egy olyan szabálytalannak tűnő viselkedésforma, amely a rendszert egyértelműen leíró törvények ismeretében sem előrejelezhető. Kaotikus viselkedés minden olyan rendszerben felléphet, melynek leírásához legalább három független változót kell használnunk, amelyek a lineáristól eltérő módon, egymás vagy önmaguk szorzataként jelentkeznek az egyenletekben. Ilyen a rendszerek a pulzáló változócsillagok is.

A kisebb és nagyobb ciklusoknak az RR Lyrae csillagokban is megfigyelt váltakozása a káoszelméletből jól ismert perióduskettőződés jelensége. A perióduskettőződött állapotból a rendszer kis változtatással kaotikus állapotba juthat. Nemlineáris dinamikai módszerekkel a kaotikus viselkedés kimutatható és mértéke meghatározható. Azt már sikerült igazolnunk, hogy a pulzáció (tehát nem maga a Blazskó-effektus) a hidrodinamikai modellekben képes kaotikussá válni. A következő lépés magának a Blazskó-effektusnak a vizsgálata. Elméleti számítások már utalnak rá, hogy maga a hosszútávú fényváltozás a is kaotikussá válhat a pulzációs módusok közti rezonanciák hatására, de igazolásukhoz a megfigyelési adatokban is ki kell mutatni ugyanezt.

A Blazskó-effektus ilyen vizsgálatára most első ízben nyílik lehetőségünk, a Kepler űrtávcső hosszú, folyamatos és kitűnő minőségű adatainak birtokában. Ha a vizsgálatokban káosz nyomaira bukkannánk, az áttörést hozhatna az effektus természetének felderítésében. A káosz létének igazolása kizárja az összes olyan elméletet, amely képtelen a kaotikus viselkedés létrehozására, és megerősítené a kutatócsoportunk által kidolgozott magyarázat, a módusrezonanciák modelljének helyességét is.

A kutatás az MTA CSFK Csillagászati Intézete “Kepler vizsgálatok és csillagpulzáció modellezése” kutatócsoportja munkájának része. A cikkben bemutatott kutatás a Nemzeti Kiválóság Program kiemelt projekt keretében zajlik. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.