Gyors változások egy formálódó fiatal bolygórendszerben

744

Bolygók, bolygórendszerek kialakulása sok millió évet vesz igénybe. A csillagok körül hatalmas tömegű protoplanetáris korongok gáz- és poranyaga áramlik. A korongban csomók jelennek meg, amelyek további anyag befogásával növekedésnek indulnak. A növekedés során a megjelenő csírák környezetük anyagát magukba olvasztják, így a korongban tisztábbra söpört sávok, rések is megjelennek, maga a korong pedig egy hatalmas fánkhoz válik hasonlóvá: közepén hatalmas lyuk tátong. Az idő előrehaladtával az egész korong eltűnik, majd egy másfajta korong jelenik meg, amelyet a már megszületett bolygók, aszteroidák és üstökösök között lezajlott ütközések törmeléke alkot. Végezetül egy sokkal nyugodtabb, immár felnőtt, a mi Naprendszerünkhöz hasonló bolygórendszer bontakozik ki.

A Spitzer űrteleszkóp 2003-as felbocsátását megelőzően csak alig néhány, hasonló űrökkel szabdalt, ún. átmeneti korong volt ismeretes csillagok körül. A Spitzer infravörös tartományban végzett megfigyelései segítségével azonban tucatjával sikerült hasonló rendszereket észlelni. A műszer ugyanis a korong anyagának hősugárzását észlelve volt képes annak belső struktúráját is felderíteni.

J. Muzerolle (Space Telescope Science Institute) és csoportja fiatal csillagok egy csoportját tanulmányozta az űreszköz segítségével, amelyek egy része már felfedezett átmeneti koronggal rendelkezik. A vizsgált csillagok a körülbelül 1000 fényév távolságban lévő, az IC 348 néven katalogizált csillagkeletkezési régió igen fiatal objektumai, amely a Földről a Perseus csillagkép irányában figyelhető meg. Némely csillag esetében a poranyagban végbemenő meglepő változásokra utaló jeleket észleltek, így sor került az LRLL 31 jelű csillag tüzetesebb vizsgálatára. A csillagot a rendelkezésre álló mindhárom műszerrel észlelték egy öt hónapnál valamivel hosszabb időszakon át.

Maguk az átmeneti korongok is meglehetősen ritkák, de még inkább meglepő volt, hogy rendkívül rövid, hetes időskálájú változásokat sikerült kimutatni a korongokban. Általában ugyanis a használt hullámhosszakon észlelhető korongokban az anyag éves vagy évtizedes időskálán mozog a csillag körül. Ebben az esetben azonban a formálódó bolygórendszer csillaga körül igen gyorsan mozgó anyagot sikerült kimutatni. Valószínűleg a főcsillaghoz igen közel elhelyezkedő objektum – esetleg egy társcsillag vagy egy formálódó bolygó – vonszolja magával keringése során a por- és gázanyagot. A hatalmas tömegű anyag alig néhány hetente tesz meg egy keringést csillaga körül. Az ilyen roppant rövid időskálán megfigyelhető jelenség révén a bolygórendszerek formálódásának hosszú folyamatába nyerhetünk bepillantást.

Fantáziakép a megfigyelt csillagkörüli korongról (Spitzer Team)

A megfigyelések alatt mind a fény intenzitása, mind a maximális intenzitáshoz tartozó hullámhossz változott. Amikor a rövidebb hullámhosszakon intenzívebb sugárzás volt észlelhető, a fényesség lecsökkent a hosszabb hullámhosszakon, és viszont. A jelenség csillagászati értelemben igen rövid időskálán, nagyjából egy hetes periódussal jelentkezett.

A csillag körüli korongban észlelhető űr meglehetősen nagy, mérete a Nap-Föld távolság (azaz 1 csillagászati egység) néhányszorosa. Valószínű, hogy egy másik test (társcsillag vagy bolygó) tartózkodik ebben az űrben, és finom por- és gázanyagot mozgat magával a korong belső szélénél. Mindenesetre ennek a társnak igen közel kell elhelyezkednie a korong széléhez, hogy az anyagot a megfigyelt sebességgel való mozgásra bírja. Az elsődleges eredmények szerint ez a távolság alig egytized csillagászati egység, vagyis jóval kisebb, mint a legbelső bolygónk, a Merkúr naptávolsága. A közel éléről látszó korong belső szélénél mozgó objektum a korong belső peremének magasságára gyakorol periodikus hatást. Az objektum közelében kialakuló magasabb perem a rövidebb hullámhosszakon több sugárzást bocsát ki, mivel nagyobb méretű és környezeténél jóval melegebb. Ugyanakkor ez a kiterjedt tartomány a korong külső, hidegebb részéből nagyobb területet árnyékol, ami magyarázatot ad a hosszabb hullámhosszakon észlelhető elhalványodásra. Az alacsonyabb perem pedig éppen az ellenkező hatást fejti ki, tehát a modell jól egyezik a megfigyelési adatokkal.

A fenti eredmények még a Spitzer életének előző szakaszából származnak. A Spitzer hűtésére használt anyag ugyanis ez év májusában kifogyott, így a szonda már csak valamivel magasabb hőmérsékleten működik, és két infravörös hullámhosszon még végez megfigyeléseket.

Természetesen mind a Spitzer, mind pedig további földi teleszkópok folytatni fogják a rendszer vizsgálatát. Érdekes kérdés a megfigyelt periodikus változások további követése mellett például, hogy kimutatható-e bármiféle, a csillag társa által keltett hatás a főcsillag mozgásában. Mindent összevetve, egy rendkívül ritka pillanat szemtanúi lehetnek a kutatók egy távoli rendszer fejlődésében.

Az eredményeket közlő szakcikk, melynek szerzői között található Balog Zoltán (Max Planck Institut für Astronomie, University of Arizona) is, az Astrophysical Journal októberi számában jelent meg.

Forrás: Spitzer News, 2009.09.23.

Hozzászólás

hozzászólás