Magyar tudósok eredményei a NASA sajtótájékoztatóján

896

A Kepler
Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorcium (KASC) olyan egyedülálló eredményeket
tett közzé, melyek alapjául a Kepler exobolygó-kereső űrtávcső soha nem látott
pontosságú, folyamatos fényességmérései szolgáltak. A távoli csillagok előtt
elhaladó bolygók csekély halványodást, azaz fedést okoznak szülőcsillaguk
fényében. A Kepler-űrtávcső ezt a kis fényváltozást mérve keresi a Föld távoli
ikertestvéreit. A 2009 márciusában indított műszer 3 és fél évig egyetlen
égboltterületet figyel folyamatosan, miközben 156,000 csillag fényességét méri
a Földről elérhetőnél több nagyságrenddel pontosabban. Az új felfedezések jól
demonstrálják a Kepler hozzájárulását a csillagok működésének pontosabb
megértéséhez. Az eredményeket az Aarhus-i Egyetemen, a KASC központjában
jelentették be egy NASA sajtókonferencia keretében. Figyelemre méltó, hogy a
konzorcium tizenhárom munkacsoportja közül kettőt az MTA Konkoly Thege Miklós
Csillagászati Kutatóintézetének kutatói vezetnek.

Balra fent modulálatlan RR Lyrae csillag
fényességváltozása, jobbra fent Blazhko-modulációt mutató RR Lyrae látható. A
jobb alsó panel a pulzációs maximumok nagyságának szembetűnő váltakozását, a
Kepler által felfedezett periódus-kettőződést mutatja.

A most bejelentett felfedezések
közül az egyik legfontosabb az RR Lyrae csillagokkal kapcsolatban született.
Ezek az égitestek a pulzáló változócsillagok egy csoportját alkotják, fényváltozásuk
régóta ismert, annak oka alaposan ismert, emiatt gyakran használják őket
kozmikus távolság-meghatározásra. Fényességük akár kétszeresére is megnőhet
egy-két óra alatt, összehúzódásuk és kitágulásuk jellemzően fél napig tart. Az
RR Lyrae csillagok legalább felénél azonban a fényváltozás erőssége és a
periódus nagysága néhány hetes-hónapos időskálán változik, ezt
Blazhko-effektusnak hívjuk. Habár a jelenség több, mint egy évszázada ismert,
eredete a mai napig nem tisztázott, és egyike a csillagok pulzációjával
kapcsolatos  legfontosabb
problémáknak.

A legfényesebb – névadó – csillag
földi távcsövekkel és a Kepler-űrtávcsővel történt megfigyelésének hasonló
hosszúságú adatsora. Figyeljük meg az űradatoknak a periódus-kettőződés
felfedezésében nagy szerepet játszó folyamatosságát.

A KASC nemzetközi konzorciumban a
csillagtípus elméleti vizsgálatait Szabó Róbert (MTA KTM Csillagászati Kutatóintézet) irányítja. Az általa
vezetett kutatócsoport a Kepler-űrtávcsövet használva olyan új jelenséget
fedezett fel a Blazhko-modulációt mutató RR Lyrae csillagok egy csoportjánál –
köztük a névadó csillagnál is, ami mérföldkőnek számíthat a Blazhko-jelenség
magyarázatára irányuló vizsgálatokban. A periódus-kettőződés, mely a pulzáció
okozta fényváltozás maximumainak váltakozásában érhető tetten, jól ismert
dinamikai folyamat, azonban megjelenése az RR Lyrae csillagok esetében teljesen
váratlan volt. A Kepler nélkül annak ellenére nem sikerült korábban
megfigyelni, hogy némely csillagra már több évtizedes megfigyelési anyag gyűlt
össze földi megfigyelések révén. A meglepő felfedezéshez az ultrapontos és
folyamatos megfigyelések nélkülözhetetlennek bizonyultak. A Kepler az általa
megfigyelt csillagmezőben mintegy 40 RR Lyrae típusú csillagról szolgáltatott a
földi megfigyeléseknél százszor-ezerszer pontosabb adatokat.

Minthogy az új jelenséget csak a
Blazhko-modulált csillagok mutatják, méghozzá a moduláció jól meghatározott
fázisaiban, így nagy biztonsággal kijelenthető, hogy a periódus-kettőződés és a
Blazhko-effektus szoros kapcsolatban vannak. Az eredményt még értékesebbé
teszi, hogy a magyar csillagászok elméleti számításokkal is igazolták a
jelenség létrejöttét, és hidrodinamikai modellek segítségével annak okára is
fényt derítettek. Számításaik alapján a periódus-kettőződést egy magas rendű
rezonancia okozza, mely a pulzációs alapmódus és egy másik pulzációs módus
(felhang) között jön létre. Ilyen kölcsönhatásokra korábban nem fordítottak
figyelmet, ezért a felfedezés minden bizonnyal új irányba tereli a témával
foglalkozó asztrofizikusok érdeklődését. A magyar kutatók reményei szerint
legújabb eredményük áttörést hozhat az RR Lyrae csillagok modulációját övező
évszázados rejtély megértésében.

A két legpontosabban ismert csillag: Nap és a KIC
11026764 jelű csillag méretaránya csillagszeizmológiai mérésekből.

A mostani eredmények mindegyike a csillagok rezgéseinek vizsgálatával
születtek, az erre épülő tudományág neve asztroszeizmológia. A csillagok
többségében kimutatható oszcillációk felhasználhatók arra, hogy a csillagok
belsejét vizsgáljuk, hasonlóan, ahogy a szeizmológusok a Föld szerkezetét
tanulmányozzák a földrengéshullámok vizsgálatával. A csillagok körül keringő bolygók jellemzőit akkor lehet kellő pontossággal
megismerni, ha a szülőcsillag paramétereit is képesek vagyunk elég pontosan
megmérni. Éppen ezért a bolygókkal
rendelkező csillagok esetében különösen izgalmas az asztroszeizmológia
alkalmazása, hiszen ez az egyetlen módszer, amely pontos méret és
kormeghatározást tesz lehetővé. A Kepler pontosan ezt a lehetőséget kínálja a
kutatóknak. A korábban jelentéktelennek
tartott, KIC 11026764 jelű csillagot a Kepler-mérések Travis Metcalfe (NCAR,
Boulder, Colorado) vezette analízise egy csapásra a legalaposabban ismert
csillaggá tette a Napot leszámítva. Korára 5,94 milliárd év adódott, átmérője
pedig 2,05-ször akkora, mint  a
Napé. Az égitest központi csillagunknál előrehaladottabb fejlődési állapotban
van, úton a felfúvódott vörös óriás állapot felé. Bár a  KIC 11026764 jelű csillag körül jelenleg nem ismerünk bolygókísérőt, a
Kepler-adatok megmutatták, hogy az asztroszeizmológiai módszer tökéletesen
működik, és fontos szerepe lesz az exobolygók vizsgálatában is.

A Kepler a Nap késői fejlődési állapotát tükröző vörös
óriások közül több, mint ezret figyelt meg. Kivétel nélkül mindegyik mutatja
azokat a parányi rezgéseket, melyek lehetővé teszik, hogy szerkezetükről bővebb
információhoz jussunk. A most közzétett eredmények, melyek Daniel Huber
(University of Sydney) és Thomas Kallinger (University of Vancouver) által
vezetett vizsgálatok nyomán születtek, messze a legjobb lehetőséget kínálják
arra, hogy a Nap és a csillagok fejlődésére kidolgozott modelljeinket
ellenőrizhessük. Megerősítést nyert, hogy Napunk kb. 6 milliárd év múlva óriás
csillaggá fúvódik fel, s ebben az állapotában a jelenleginél ezerszer több
energiát fog kibocsátani egységnyi idő alatt. Mivel a Kepler-vizsgálatokba a
csillagok óriási mintája bevonható, így nem csak Napunkról, de egész Galaxisunk
fejlődéséről és jövőjéről is többet tudunk meg a csillagszeizmológia
segítségével.

A vörös óriáscsillagok
oszcillációi. A fényváltozás frekvenciája és erőssége a csillag méretével
változik.

Források:

NASA press release M10-90

http://arxiv.org/abs/1007.3404

R. Szabó, Z. Kolláth, L. Molnár és mtsai:

Does Kepler unveil the mystery of the Blazhko effect? First detection of period doubling in Kepler Blazhko RR Lyrae stars

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, nyomdában, 2010

http://arxiv.org/abs/1007.3928

J. M. Benkő, K. Kolenberg, R. Szabó és mtsai:

Flavours of variability: 29 RR Lyrae stars observed by the Kepler space telescope

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, nyomdában, 2010

http://arxiv.org/abs/1010.4329

T.S. Metcalfe,
M.J.P.F.G. Monteiro, M.J. Thompson és mtsai:

A precise
asteroseismic age and radius for the evolved Sun-like star KIC 11026764

Astrophysical
Journal, nyomdában, 2010

http://arxiv.org/abs/1010.4566

D. Huber, T.
R. Bedding, D. Stello és mtsai:

Asteroseismology
of red giants from the first four months of Kepler data: Global oscillation
parameters for 800 stars
,

Astronomy
& Astrophysics, közlésre elfogadva,
2010

http://arxiv.org/abs/1010.4589

T. Kallinger,
B. Mosser, S. Hekker:

Asteroseismology
of red giants from the first four months of Kepler data: Fundamental parameters

Astronomy
& Astrophysics, közlésre elfogadva,
2010

Linkek:

A Kepler-misszió honlapja:

http://kepler.nasa.gov/

A Kepler Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorcium honlapja:

http://astro.phys.au.dk/KASC/

További információk:

Szabó Róbert, tud. munkatárs, MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati
Kutatóintézet, Budapest, telefon: +30 9726076,  rszabo@konkoly.hu

Hozzászólás

hozzászólás