Hogyan keletkeznek a barna törpék?

573

A barna törpék Univerzumunk legérdekesebb objektumai közé tartoznak: klasszikus értelemben sem a csillagok, sem a bolygók közé nem tudjuk besorolni őket. Tömegük túl kicsi ahhoz, hogy magjukban a hőmérséklet elérje a hidrogénfúzió beindulásához szükséges értéket (ehhez mintegy 75 jupitertömeget kellene elérniük). Ugyanakkor a lítium (kb. 60 és 75 jupitertömeg között) vagy a deutérium (kb. 15 és 60 jupitertömeg között) fúziója végbemegy belsejükben. Ezen égitestek alsó tömeghatára nem pontosan definiálható, ezért az óriásbolygók és a barna törpék közötti választóvonalat elég nehéz meghúzni.

Ami révén könnyebben ketté lehetne választani a kérdéses égitesteket, az a kialakulásuk módja. A csillagoknál és a bolygóknál ugyanis – jelenlegi ismereteink alapján – meglehetősen eltérően zajlik ez a folyamat. Előbbi égitestek sűrű csillagközi molekulafelhők gravitációs összehúzódása során jönnek létre, míg a planéták a fiatal csillagok körüli porkorongokban, apró, szilárd darabok összeállásával keletkeznek (a Jupiter-típusú óriásbolygók esetében a nagyméretű, szilárd mag később jelentős mennyiségű gázanyagot is összegyűjt).

Az elméleti megfontolások többsége arra utal, hogy a barna törpék születése valószínűleg a normál csillagokéhoz hasonló, s pusztán a kezdeti tömegük dönti el, hogy "valódi", vagy "elfajzott" csillag lesz-e az égitestből. Ugyanakkor vannak alternatív teóriák is, melyek szerint az égitestek eme típusai az óriásbolygók esetében megismert módon, vagy esetleg egy eddig nem ismert folyamat során alakulnak ki. A felsorolt elméleteket megfigyelésekkel egyelőre elég nehéz alátámasztani; arra is csak az utóbbi néhány évben nyílt lehetőség, hogy fiatal, egyedi csillagokat tudjunk vizsgálni. Ezek megfigyelését elsősorban porban és gázban gazdag környezetük akadályozza, mely a látható tartományban gyakorlatilag "leárnyékolja" a kialakulóban lévő csillagokat, így más (elsősorban infravörös és szubmilliméteres) hullámhossztartományokban végzett vizsgálatokra van szükség. A barna törpék halványabbak és kisebb tömegűek a normál csillagoknál, így detektálásuk és tanulmányozásuk – főleg életük korai szakaszában – különösen nehéz.

Az SMA távcsőhálózat nyolc darab, egyenként 6 méter átmérőjű tányérantennájával szubmilliméteres tartományban vizsgálják az égboltot (http://cv.nrao.edu).

Néhány hete azonban amerikai és ázsiai kutatóknak fontos előrelépést sikerült elérniük. A szakemberek a Hawaii-szigeteken lévő SMA (Submillimeter Array) nevű műszeregyüttessel (melyet a bostoni székhelyű Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics intézet és a Tajvani Tudományos Akadémia Csillagászati és Asztrofizikai Intézete, az ASIAA közösen működtet) készítettek méréseket az ISO-Oph 102 jelű égitestről. A korábbi vizsgálatok alapján az objektum tömege kb. hatvanszorosa a Jupiterének, így a barna törpék közé sorolható. N. Phan-Bao (ASIAA) és munkatársai a szubmilliméteres adatok révén nagy sebességgel kidobódó szén-monoxid molekulákat mutattak ki az égitest környezetében. Az ehhez hasonló molekuláris anyagkifúvások pedig a fiatal csillagokra ill. csillagkezdeményekre jellemzőek.

A csillagfejlődés kezdetén a gravitációsan összeomló felhőmag egyre forróbb és kisebb lesz, ezért – az impulzusnyomaték megmaradásának értelmében – egyre gyorsabban fog forogni (hasonlóan a karjait behúzó műkorcsolyázóhoz). Ahhoz viszont, hogy a későbbiekben a csillagkezdemény anyagot tudjon gyűjteni környezetéből (s így végül csillaggá váljon), valahogyan meg kell szabadulnia a felesleges impulzusmomentumtól – ezt pedig a már említett, kétoldali anyagkifúvások formájában teszi.

Az ISO-Oph 102 fantáziaképe. A fiatal barna törpe a körülötte lévő, gázból és porból álló korongból gyűjti össze anyagát. Pirossal a most felfedezett molekuláris anyagkifúvások, kékkel pedig a kiáramló és a környező anyag kölcsönhatásának eredményeként létrejövő lökéshullámfrontok vannak jelezve (ASIAA).

Korábban már találtak erre utaló, közvetett jeleket barna törpék esetében, de ez az első meggyőző bizonyíték, mely szerint a barna törpék keletkezése a csillagokéra hasonlít, és nem a bolygókéra. Az ISO-Oph 102 körüli jelenség észlelése bravúrosnak mondható, mivel mintegy 2-3 nagyságrenddel kisebb intenzitású kifúvást sikerült megfigyelni, mint az átlagos, fiatal csillagok esetében. A kutatók nem is számítottak rá, hogy ezt már az SMA-val véghez tudják vinni; a hasonló események detektálását csak a következő generációs ALMA távcsőrendszertől várták.

Phan-Bao és kollégái cikke az Astrophysical Journal c. folyóirat decemberi 20-i számában jelent meg.

Forrás: Astronomy.com, 2008.12.04.

Kapcsolódó cikkek:

Hozzászólás

hozzászólás