Kettősök, csillagaktivitás és rezgések: “egyéb” tudomány a Keplerrel

1132

Az utolsó két nap előadásai igazolták, hogy a Kepler érzékenysége mellett annyira komplex adatokat nyerünk, hogy ezek megfelelő "kiolvasásához" is szinte enciklopédikus (de legalábbis erősen interdiszciplináris) ismeretekre és komplex alkalmazásokra van szükség. A legfontosabb részletek az alábbi fejezetben olvashatóak (a szakmai finomságok iránt kevésbé érdeklődők számára átugorható).

A Kepler pontossága mellett a fénygörbéken relativisztikus hatások is megjelennek, amelyeket figyelembe kell venni az adatok kiértékelésekor. Különösen, ha a megfigyelt csillag dinamikai rendszerben van (exobolygók!), vagy gyorsan forog. A legegyszerűbb – de eddig az exobolygós irodalomban tudomásom szerint mellőzött – korrekció a Römer-korrekció, a mellékminimumok időpontjának visszakorrigálása azzal az időtartammal, amennyi idő alatt a fény befutja a kísérő pályájának átmérőjét. A főminimum és a mellékminimum kölcsönös helyzete alapján alsó becslés adható a pálya excentricitására; a becsült excentricitások a Römer-korrekció figyelembevételével változni (tendenciájában: csökkenni) fognak. A másik effektus a Doppler-nyalábolás, amely azon alapul, hogy a felénk közeledő felületet minden hullámhosszon kifényesedni látjuk, kis sebességek esetén 4v/c arányban, ahol v/c a mozgás fénysebességhez viszonyított relatív sebessége. A jelenség lényegében fotometriai módszerrel elvégezhető radiálissebesség-méréshez vezet, és akár exobolygók tömegének meghatározását teszi lehetővé (Avi Shporer, poszter)! Éppen ezért az is lehetséges, hogy további nem tranzitos exobolygók százait lehet majd fölfedezni a Kepler-adatok körültekintő analízisével (Tsevi Mazeh). A jelenség ikertestvére, a forgó csillagok felszínén föllépő fényességgradiens (fotometriai Rossitter-McLaughlin-effektus) a kísérő pályájának meghatározásában használható fel. Egy negyedik fontos jelenség a foltok hatása a gyorsan forgó csillagokon, amelyek miatt jelentős zaj lép fel a radiálissebesség-mérésekben. Azonban ha pontos fotometriát és radiális sebességet egyszerre mérünk, "a zajból jel lesz": a dinamikai információ is megtisztítható, és a csillag felszínét is nagy pontossággal lehet modellezni. (Ez egyébként egy fontos érv a Kepler meghosszabbítása mellett: mindaddig szükség van az űrtávcsőre, amíg a radseb mérések elkészülnek.)

Fönt: A KOI-54 fényességmenetének részlete. A kettősségből adódó komponenst a vörös vonal jelzi, a maradék a csillag pulzációja. Középen: az egzotikus fénymenet magyarázata különböző rálátási szögek esetén. Lent: további "szívdobbanás"-csillagok a Kepler adatbázisában (William Welsh, Jerome Orosz és Susan Thompson diái).

A szekció sztárja – szó szerint! – a KOI-54, azaz "Szívdobbanás" csillag volt (William Welsh). Egy nagy excentricitású kettőscsillagról van szó, ahol az excentricitás árapály-hatása komplex pulzációt gerjeszt. Legerősebben a 90. és 91. módusok gerjesztődnek (Jim Fuller), az okozott lebegés a fénygörbében jól megfigyelhető. A rendszer legszembetűnőbb sajátossága mégis az apasztronokban megfigyelhető ugrásszerű kifényesedés, amelyet a hirtelen fellépő árapály-hullámok okoznak. Hallhattunk előadást arról is, hogy "szívverés" mintázata hogyan változik a rálátás geometriájával, és további példákat láthattunk a jelenségre a Kepler adataiban (Susan Thompson).

Két aktív terület és differenciális rotáció okozta lebegés egy Kepler-fénygörbén. Figyeljük meg a hirtelen kifényesedések képében jelentkező flereket is!

Soren Meibom bemutatta a nyílthalmazok effektív hőmérséklet-periódus diagramjait, amelyek ugyanolyan szekvenciákba rendeződnek, mint a klasszikus szín-fényesség-diagramok, és legalább annyira pontos kor-indikátorok (ráadásul vörösödésmentes módszerről van szó). Eddig azért nem tudtuk ezeket megrajzolni, mert a forgás pontos és egyértelmű meghatározása a legtöbb esetben >100 nap folyamatos fotometriát igényel. Emlékezetes volt Lucianne Walkowicz előadása a csillagok differenciális rotációjáról: a Kepler folytonos mintavételének köszönhetően több folt differenciális rotációja a fénygörbékben rendkívül látványos lebegést produkál. Roberto Sanchez-Ojeda a bolygók pályájának meghatározásáról beszélt aktív csillagok körül, a stroboszkopikus foltok módszerével. Számos rendszerben talált arra példát, hogy a csillag forgása és a bolygó keringése magasabb rendű rezonanciában áll egymással.

Peter Goldreich előadása. A szekcióelnök: Jørgen Christensen-Dalsgaard.

Spektrálosztályok szerint haladva mutatták be az előadások az A-típusú csillagok, a Nap-típusú csillagok és végül a vörös óriások különböző módusainak megjelenését. Ezek a rezgések, különösen a magig lehatoló kevert módusok (Tim Bedding) a csillagok szerkezetének és fejlődési állapotának legfontosabb indikátorai. Különös jelenségek nyomára is bukkanhatunk az asztroszeizmológia segítségével; a KIC7341231 ("Otto") csillag magja nyolcszor gyorsabban forog, mint a konvektív zóna (Sebastien Deheuvels); míg a IC11395018 ("Scully") és KIC10920273 ("Boogie") csillagok asztroszeizmológiai kora egy nagyságrenddel nagyobb, mint amire a jelentős lítiumtartalom alapján következtetni lehetne. Az áttekintő előadás megemlékezett a magyar kutatók eredményéről is. Szabó Róbert, Kolláth Zoltán és Molnár László dolgozott ki egy első ránézésre "gyanús" RR-Lyrae hidrodinamikai szimulációt, amelyben furcsa numerikus instabilitások léptek föl. Azonban a valóság a kutatókat hamarosan igazolta: az RR Lyrae csillag Kepler-fénygörbéjében valóban megtalálták a kaotikus viselkedést, amelyet az alaprezgés és a kilencedik felhang rezonanciája okoz. Donald Kurtz kiváló alapozó előadása után az emberi nagyság szép példáját láthattuk: Peter Goldreich súlyos műtéte után lábadozva nem tudott a konferencián megjelenni, de az internet segítségével a saját szobájából bejelentkezett, hogy ismertesse a sztochasztikusan gerjesztett csillagrezgések elméletét.

Tim Bedding megtalálta a vörös óriás csillagok Nap-típusú rezgéseit.

kataklizmikus csillagokkal kapcsolatos rendkívül izgalmas eredményt mutatott be Matt Wood posztere. Néhány törpe nóva Kepler-adataiban megfigyelte, hogy a befogási korong precesszióba kezd – ennek mintázata megfigyelhető az idő-frekvencia eloszlásokon. Ekkor az anyagáramlás érkezési pontja átkerül a korong külső pereméről a belső peremre, aminek következtében a korong külső pereme lassabban "hízik", és a kitörések gyakorisága lelassul. Amikor a korong precessziója megszűnik, a normális működés ismét helyreáll. Zárásként betekinthettünk az aktív galaxisok tanulmányozásába (az időskálák miatt e területen jelentős eredmény csak a hosszabbítás után érhető el, lényegében erről szólt az előadás); illetve, záró előadásként, az asztrobiológia módszereibe. Rendkívül tartalmas, kiváló technológiával megtámogatott, minden szempontból nehezen felülmúlható konferenciát zártunk le péntek délután!

A V1504 Cyg fénygörbéje (legfölül) és a fényváltozás idő-frekvencia-transzformáltja. Figyeljük meg a korong precessziójának megindulását a 300. Kepler-nap környékén! Ezzel egyidőben a kitörések gyakorisága is csökkent. A precessziós komponens frekvenciájának hullámzása a korong tömegének (tehetetlenségi nyomatékának) változásaival van összhangban.

Személyes kalandjaim közül egy szinte anekdotikus fordulatot öltő kalandot osztanék meg a nyilvánossággal. Még megérkezésemkor történt, hogy San Francisco repülőterén a taxisok nem tudtak mit kezdeni az Ames Center címével: lévén az egyetlen irányítószám, nem pedig utca-házszám, amit így a GPS nem vett be. Két taxis nem is vállalta a fuvart! Egy harmadik nagy nehezen eltalált a főkapuig, ahonnan nem volt hajlandó továbbhajtani – de a kiszállításomhoz tilosban parkolt le: már jött is a rendészet, hogy megbüntesse a sofőrt a kihágásért. Végül a bírságolás elmaradt, a taxis eltűnt az éjszakában, a rendőr pedig szívélyesen beültetett maga mellé az autóba és elvitt a recepcióig. Így aztán a NASA-hoz fegyveres díszkíséretben/rabosítva (a nem kívánt rész törlendő) sikerült berombolnom.

A történet folytatására valószínűleg ugyanitt, két év múlva fog sor kerülni, a Második Kepler Konferencia keretében. Történetünk tehát két évad múlva – remélhetőleg – folytatódik…

Hozzászólás

hozzászólás