Megtalálták a gömbhalmazok elveszett csillaggenerációját

293

Egy nemzetközi kutatócsoport Mészáros Szabolcs részvételével négy gömbhalmazban azonosított olyan második generációs csillagokat, melyek létezését a csillagfejlődési elméletek jelzik, a korábbi megfigyelések azonban nem.

A gömbhalmazok sokáig ideális objektumok voltak a csillagfejlődési elméletek tesztelésére, mivel úgy gondolták, hogy a csillagaik egyszerre keletkeztek, így azok kora is megegyezik. Néhány évtizede azonban kiderült, hogy szinte az összes gömbhalmazban több csillagpopuláció létezik. Az ún. első generációban az alumínium, nitrogén és a nátrium kevésbé gyakori, míg a második generációban ezek a kémiai elemek már feldúsulnak, köszönhetően az előző generáció okozta “szennyeződésnek”. Így az elemgyakoriságokból megmondható, hogy egy csillag melyik generációba tartozik. Korábbi vizsgálatokban a csillagfejlődés szinte mindegyik fázisában (fősorozat, horizontális ág, szubóriás ág, vörösóriás-ág) sikerült kimutatni mindkét generáció csillagait. Azonban az aszimptotikus óriáság (Asymptotic Giant Branch, AGB) esetében, ami a csillagfejlődés legkésőbbi állapota a csillag pusztulása előtt, csak az első generáció jellegzetességeit mutató objektumokat találtak, azaz ezekben a csillagokban nagyon kevés nátrium és alumínium volt. Ez azt sugallta, hogy a második generációs csillagok nem mennek át az AGB fázison, ami viszont komoly problémát jelentett a csillagok és a gömbhalmazok fejlődésére vonatkozó modellek szempontjából. 2013-ban Campbell és munkatársai egy Nature-cikkben ráadásul éppen azt állították, hogy a második generációs csillagok tényleg nem érik el az AGB állapotot, ennek oka pedig a horizontális ágon bekövetkező nagy tömegvesztés. Ez a forgatókönyv tehát megkérdőjelezte a fejlődési modellek állításait.

A probléma megoldásában most fontos előrelépés történt: a Domingo Aníbal García-Hernández (Institute of Astrophysics of the Canaries) és Mészáros Szabolcs (ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium, Szombathely) által vezetett nemzetközi kutatócsoportnak négy gömbhalmazban (M13, M5, M3 és M2) is sikerült második generációs AGB csillagokat azonosítania, összesen 14-et. Ez a fejlődési modellekkel kapcsolatban felvetődött problémára is csattanós válasz, annál is inkább, mivel a négy gömbhalmaz közül az egyik szinte ikertestvére a Campbell és kollégái által vizsgált halmaznak, az NGC 6752-nek.

20151211_megtalaltak_a_gombhalmazok_elveszett_csillaggeneraciojat_1
A Teide Observatory (Tenerife) 82 cm-es távcsövével készített kép az M13 gömbhalmazról, melyben elsőként azonosították a második generációs AGB csillagokat.
(Daniel López / IAC)

Egy korábbi publikációban Mészáros Szabolcs vezetésével a kutatócsoport a Tejútrendszer tíz gömbhalmazának csillagait tanulmányozta a Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III) felmérés APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) projektjének keretében rögzített infravörös (1,6 mikron, H sáv) spektrumok alapján. A korábbi vizsgálatok látható tartománybeli színképeken alapultak, amelyek a H sávban felvetteknél kevésbé alkalmasak a fontos elemek, például az alumínium gyakoriságának meghatározására, mely egy fontos elem annak eldöntésében, hogy a csillagok melyik generációban keletkeztek. A gömbhalmazok vörös óriás, horizontális ági és AGB csillagait nagyon pontos földfelszíni fotometriai mérésekkel választották ki.

20151211_megtalaltak_a_gombhalmazok_elveszett_csillaggeneraciojat_2
Az M13 gömbhalmaz ún. szín-fényesség diagramja, ami a csillagászat talán legfontosabb diagramjának, a HRD-nek egyik változata. A csillagok pozíciója a szín-fényesség diagramon főleg a tömegüktől és a koruktól függ. Az első és második generációs AGB csillagokat kék, illetve vörös, a kevésbé elfejlődött vörös óriásokat pedig zöld szín jelzi.
(García-Hernández et al. (2015))

A felfedezés annak kiderítésében is segíthet, hogy milyen típusú csillagok felelősek a második generáció objektumainak “beszennyezéséért”. Az intersztelláris közeget nátriummal, nitrogénnel és alumíniummal dúsító csillagtípus szerepére több jelölt is szóba jöhet: nagy tömegű AGB csillagok, nagyon gyorsan forgó csillagok, vagy nagy tömegű kölcsönható kettősök. Mészáros Szabolcsék munkája előtt a legtöbben a gyors rotátorokat gondolták a fő forrásnak, az új eredmény azonban ezt is más megvilágításba helyezheti. García-Hernández szerint a szennyező csillagok természetének tisztázása az egyik legfontosabb megoldandó probléma a gömbhalmazokkal kapcsolatban, ebben most jelentős előrelépés történt, a kérdés azonban még nyitott.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás