Csillagok a második Kepler-konferencián: a mikromagnitúdós forradalom

158

Az extrém pontos fotometria nem csak a bolygók, de a csillagok fizikájának kutatását is forradalmasította.

A második Kepler-konferencia csillagoknak szentelt első szekciójában a fedési kettős rendszerekről volt szó, amiből 2165 található a Kepler katalógusában. A fedési kettősök eddig is kitűnő asztrofizikai laboratóriumok voltak, hiszen a komponensek tömegét, sugarát, korát és egyéb fizikai paramétereit más módszerekkel el nem érhető pontossággal lehet meghatározni. Avi Shporer (Caltech/JPL) áttekintő előadásában arról beszélt, hogy a Kepler-korszakban a fedési hármasok (ahol mindhárom csillag kölcsönösen fed) lettek az asztrofizika Jolly Jokerei, hiszen ezen ritka rendszerek alkotócsillagainak tömege és sugara akár fél százalékos pontossággal származtatható! Az egyik ilyen objektum a magyar felfedezésű Trinity, a másik ehhez hasonló rendszer a KOI-126. Hasonló szerencsénk van akkor is, ha a háromszorosan fedő hármas rendszerben az egyik égitest történetesen bolygó: ugyanaz a módszer alkalmazható a planéta jellemzőinek kiszámítására is. A fedési kettősök körül keringő planéták jellemzői nem véletlenül a legpontosabban ismertek között vannak az exobolygók kiterjedt  családját tekintve is.

20131115_kepler3_fig1

A fedési hármas rendszerek fontosságát hangsúlyozta Avi Shporer (részlet az előadásából). Alul a Derekas Aliz és munkatársai által felfedezett Trinityt (HD 181068) láthatjuk.

A korábbi méréseknél nagyságrendekkel pontosabb megfigyeléseket lehetővé tévő Kepler új kihívásokat is teremtett. A fedési kettőscsillagok Kepler-fénygörbéjében látható hiperfinom változások modellezése eddig elhanyagolt hatások figyelembevételét is megköveteli. Steven Bloemen (Radboud Egyetem, Hollandia) a Phoebe 2.0 projektről beszélt. Ez a fedési kettőscsillagok fénygörbe-modellezésének eddigi etalonjának számító Wilson-Devinney kódon alapuló, de a modern kornak megfelelő tudással felvértezett programcsomag igyekszik megfelelni a modern kihívásoknak. Hármas rendszerek is tanulmányozhatók a segítségével, ahogy csillag körüli akkréciós vagy protoplanetáris korongok, relativisztikus effektusok, árapály- és felfűtési hatások, gömbszimmetrikustól eltérő csillagalakok is. A sokoldalú program alkalmazási lehetőségeinek valóban csak a felhasználó fantáziája szab határt.

20131115_kepler3_fig2

A Phoebe 2.0 programmal tetszőleges fedési kettős vagy hármas rendszer modellezhető. Nem muszáj a szokványos geometriai formákhoz sem ragaszkodnunk, bár a csészealj körül keringő versenyautó konfiguráció jelenleg nem támogatott!

A bolygók és fedések után aztán eljött a csillagok ideje. Az ebben a szekcióban elhangzó előadások többsége is az exobolygó-csillag szinergia által kijelölt vezérfonal mentén haladt. Hans Kjeldsen (Aarhusi Egyetem, Dánia), a Kepler Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorcium vezetője olyan adatokat mutatott Kepler-csillagokról, melyeket a hallgatóság be nem avatott része könnyen összetéveszthetett a Napról származó megfigyelésekkel. Nem túlzás azt állítani, hogy a Kepler a csillagszeizmológia aranykorát hozta el. A csillagrezgések tanulmányozása nem csak a csillagok korát, tömegét és sugarát adja. Ezek önmagukban is értékes, másképpen nem, vagy alig meghatározható paraméterek, valamint életbevágóan fontos adatokat jelentenek a bolygórendszerek tanulmányozásánál. A szeizmológiát segítségül hívva azonban többek között lehetőség van a csillag forgástengelye látóirányunktól mért dőlési szögének meghatározására is, ami a bolygórendszerek fejlődését leíró elméletek fontos bemenő paramétere, hiszen a bolygó(rendszer) pályájának irányultsága a fedéseknek köszönhetően ismert. Daniel Huber (NASA Ames) a Kepler által talált exobolygórendszerek szülőcsillagainak szeizmológiai méréseiről számolt be. Az alábbi ábrán látható, hogy most már százas nagyságrendben lehet a felfedezett bolygók paramétereit pontosítani csillagaik alaposabb megismerésével. Ez a szám a jövőben bizonyosan még tovább emelkedik majd.

20131115_kepler3_fig3

A színes pontokkal jelölt exobolygórendszerek paramétereit szeizmológiai módszerekkel – a csillagok rezgéseinek tanulmányozásával – pontosították. A nagyjából vízszintes sokaság a fősorozatot, az efelett található objektumok az elfejlődött csillagokat jelentik.

A sok érdekes csillagfizikai eredmény közül hagy emeljek ki végezetül egy kakukktojást. Rob Olling (University of Maryland) egy eddig kevés figyelmet kapott, ám annál érdekesebb program eredményeit ismertette a konferencia utolsó előadásában, mintegy csattanóként. A Kepler Guest Observer programjában aktív galaxismagokat tanulmányozó csoport négy szupernóvát talált a galaxisok képét alkotó pixelek alapos átvizsgálásával. Ezek között Ia és II-es típusú szupernóvák egyaránt vannak.

20131115_kepler3_fig4

Ia típusú szupernóva korai fénygörbéje a Kepler adataiban. Alul a jelölt szakasz nagyítása látható. A Kepler félóránként mért egy adatpontot, de ezt hónapokon, éveken keresztül folyamatosan tette.

A megfigyelések érdekessége, hogy a Kepler bolygókeresési stratégiájának köszönhetően a robbanás kezdetétől fogva teljes lefedettséget nyújtanak. Az előadó állítása szerint ebben a fotometriai mintában több észlelési pont van a szupernóvák maximuma előtti szakaszokon, mint a történelem során felfedezett összes szupernóva esetében! A Kepler-adatok tehát (és ez egy esetleges meghosszabbított misszióra fokozottan igaz lesz), a szupernóvák asztrofizikájában is hozhatnak nem várt fordulatot. Régen eldöntetlen kérdés például, hogy az extragalaktikus távolságmérésre használt Ia típusú szupernóvák egyetlen, vagy kettő fehér törpét tartalmazó rendszerekben robbannak-e. Az első esetben a rálátás szögétől függő felszálló ágat figyelhetünk meg, amit a kísérő csillag által keltett lökéshullám okoz (5.ábra). Két fehér törpe összeolvadásakor azonban monoton fényesedést várunk a robbanást követően. Az explóziót szorosan nyomon követő mérések tehát választ adhatnak erre a kozmológiai elméleteket is befolyásoló problémára. Íme még egy terület, ahol az exobolygó-kereső űrtávcsőnek nagy hasznát vették a csillagászok.

20131115_kepler3_fig5

Egyetlen fehér törpét tartalmazó Ia típusú szupernóva elméleti fénygörbéje a rálátás szögétől függően. A folytonos megfigyeléseknek és az extrém pontosságnak köszönhetően a Kepler egyedülálló módon képes különbséget tenni az egy, illetve kettő kompakt objektumot (fehér törpét) tartalmazó szupernóva-szülőobjektumok között (Forrás: R. Olling és társai).

Forrás: R. Olling és társai: Extragalactic Science with Kepler in two Gyro Mode, a White Paper, http://keplergo.arc.nasa.gov/docs/WhitePapers/Olling_WhitePaper.pdf

Hozzászólás

hozzászólás