Vörös szuperóriássá fog fejlődni a Hattyú ékköve

1343

A Vega (α Lyr) és az Altair (α Aql) nevű csillagokkal együtt a Deneb (α Cyg) a jól ismert Nagy Nyári Háromszög alakzat egyik csillaga. Bár a három objektum közül 1,25 magnitúdós látszó fényességével a leghalványabb, méretében, tömegében és energiakibocsátásában is messze meghaladja a másik kettőt.

A nyári égbolt egyik legfényesebb objektuma a Hattyú csillagkép α jelű csillaga, azaz a Deneb.
[www.astroden.com]

A Deneb egy A2 színképtípusú szuperóriás csillag, osztályának egyik legtöbbet tanulmányozott képviselője. Ennek ellenére a legfontosabb fizikai paramétereit illetően a szakirodalomban mind a mai napig jelentősen eltérő értékek látnak napvilágot. A paramétereket pontosítandó F. Schiller és N. Przybilla (Dr. Remeis-Sternwarte, Bamberg, Németország) nagyfelbontású színképeken alapuló részletes elemzést és modellszámításokat végzett a csillaggal kapcsolatban. A 386
és 958 nm közötti hullámhossztartományt lefedő spektrumok a spanyolországi Calar Alto Obszervatórium 2,2 méteres
távcsövére szerelt FOCES (Fibre Optics Cassegrain Echelle Spectrograph) műszerrel készültek több megfigyelési periódus alatt. A modellszámításokhoz ezen felül felhasználták még az IUE mesterséges hold archívumából származó ultraibolya színképeket, valamint különböző időpontokból származó optikai és infravörös fotometriai adatokat.

A Deneb spektrális energiaeloszlására legjobban illeszkedő modell (szaggatott vonal) alapja az IUE ultraibolya spektruma (folytonos vonal) és a fotometriai adatok (keresztek).
[Schiller és Przybilla]

A csillag légkörének legfontosabb paraméterei, a Teff effektív hőmérséklet, a log g felszíni gravitációs gyorsulás, a ξ mikro- és ζ makroturbulens sebesség, valamint a v sin i
rotációs sebesség az észlelt és a modellekből meghatározott elméleti spektrumok összehasonlításából származtathatók. A módszer lényege (a részletek mellőzésével) az, hogy egy iterációs eljárás során egymásra épülve megillesztették az észlelt spektrumok színképvonalait, illetve az ultraibolyától az infravörösig terjedő spektrális energiaeloszlást. Az eljárás eredményeként a Deneb légkörét legjobban leíró paraméterek a következők: Teff = 8525 ± 75 K; log g = 1,10 ± 0,05; ξ = 8 ± 1 km/s; ζ = 20 ± 2 km/s; v sin i = 20 ± 2 km/s. A Hα vonal alapján a Denebről csillagszél formájában évente körülbelül 0,3 milliomod naptömegnyi anyag távozik el.

A Deneb nagyfelbontású színképének részlete (folytonos fekete vonal) a modellszámításokból meghatározott szintetikus spektrummal (vörös vonal). Az ábrán bejelölték az elemgyakoriságok meghatározásához használt színképvonalakat, illetve címke nélkül az ionizált vas vonalait is.
[Schiller és Przybilla]

Az eljárás nem csak a csillaglégkör paramétereinek meghatározását teszi lehetővé, de származtathatók belőle kémiai elemgyakoriságok is, illetve megbecsülhető a csillag luminozitása (azaz az összes kibocsátott energia), sugara és tömege is. A számítások szerint a Deneb luminozitása a Napénak kereken 200000-szerese, sugara pedig 200-szorosa.

A csillag fejlődési útjára vonatkozóan a kutatók két lehetőséget vázoltak fel. Az egyik szerint a Deneb O típusú csillagként kezdte pályafutását a fősorozaton, mikor is tömege a Napénak 23-szorosa volt, jelenleg pedig éppen a vörös óriás állapot irányába fejlődik. A másik lehetőség egy sokkal inkább elfejlődött állapotot feltételez: a kezdeti fősorozati tömeg valamivel kisebb, körülbelül 20 naptömegnyi, a csillag pedig jelenleg már túl van a vörös óriás állapoton és egy kanyar
leírása után újra a kék szuperóriás állapotban van a HRD-n. Ez utóbbi esetben a Deneb jelenlegi tömegének körülbelül 11 naptömegnek kellene lennie, míg az előbbi esetben 18 naptömegnek. A csillag modellszámításból becsült jelenlegi tömege 19 naptömeg körüli, ez tehát inkább azt látszik alátámasztani, hogy a Deneb még csak most tart a vörös óriás állapot felé.

A fősorozatról elfejlődött óriáscsillagok esetében a magban már zajlanak olyan nukleáris reakciók (CNO-ciklus), melyek eredményeként a nitrogén feldúsul, a szén gyakorisága pedig csökken. Ezen elemek egy része aztán a keveredési mechanizmusok révén a csillag felsőbb rétegeibe és a légkörébe is eljut. A Deneb esetében a színképek alapján az N/C arány sokkal nagyobbnak adódott, mint az hasonló szuperóriásoknál várható, így ez inkább a másodikként vázolt fejlődési állapot lehetőségét támogatná. Az N/C arány becsült értéke azonban függ attól, hogy a csillag rotációs sebessége mennyire befolyásolja a keveredést. Minél gyorsabban forog a csillag, annál nagyobb lesz a kérdéses arány. Ha tehát a Deneb kezdetben gyorsan forgott a tengelye körül (300 km/s), akkor a nitrogén emiatt is feldúsulhatott.

A kutatás végkövetkeztetése tehát az, hogy a Deneb most még csak a vörös szuperóriás állapotba való fejlődésnél tart, ahova nagyságrendileg 105-106 éven belül fog megérkezni, viszont a fősorozatra kerülése körül valószínűleg nagyon gyorsan forgott a tengelye körül.

A Denebhez hasonló nagytömegű, forró szuperóriás csillagok óriási hatást gyakorolnak kozmikus környezetükre. Nagy hőmérsékletük miatt az ionizáló ultraibolya sugárzás legfontosabb forrásai, és jelentős mennyiségű, a környezetet szintén befolyásoló anyag távozik el róluk csillagszél formájában. A pusztulásukat jelentő szupernóva-robbanás nehéz elemekkel "szennyezi" az intersztelláris anyagot, a robbanás által generált lökéshullámok pedig hozzájárulnak a csillagkeletkezési folyamatok beindulásához, illetve felgyorsulásához.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás: arXiv:0712.0040v1 [astro-ph]

Hozzászólás

hozzászólás