Csillagok ütközése hozhatta létre a misztikus Kékgyűrű-ködöt

5579

2004-ben a NASA GALEX (Galaxy Evolution Explorer) műholdjának adataival dolgozó kutatók egy olyan objektumra bukkantak, amilyet még sosem láttak a Tejútrendszerben: egy hatalmas, halvány gázfoltra csillaggal a központjában.

A látható fényben nem sugárzó objektumot a GALEX ultraibolya tartományban észlelte, ezért ábrázolták kékkel a felvételeken. A későbbi megfigyelések pedig egy vastag gyűrűszerkezetet tártak fel benne, ezért a kutatócsoport Kékgyűrű-ködnek (Blue Ring Nebula) nevezte el. Az ezt követő 16 évben több földi és űrteleszkóppal is nyomon követték, köztük a Keck Obszervatórium hawaii-i távcsöveivel, de minél többet tudtak meg róla, annál rejtélyesebbnek látszott.

Hamisszínes felvétel a Kékgyűrű-ködről: kék szín jelöli a távoli ultraibolya, sárga a közeli ultraibolya, vörös pedig a Hα-sugárzást. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/M. Seibert (Carnegie Institution for Science)/K. Hoadley (Caltech)/GALEX Team)

November 18-án a Nature folyóiratban megjelent egy szakcikk, amely talán megoldotta a rejtélyt. A legmodernebb elméleti modellek alapján a szerzők úgy gondolják, hogy a köd valószínűleg két csillag anyagából áll, amelyek összeütköztek, és egyetlen csillaggá olvadtak össze.

Gyakran találkozunk olyan rendszerekkel, amelyekben két csillag összeolvadt, de szinte lehetetlen a kialakulásuk után megfigyelni őket, mert az ütközés törmeléke eltakarja őket. Miután a környezetük megtisztult – több százezer év múltán -, még mindig kihívást jelent az azonosításuk, mert hasonlítanak a nem összeolvadt csillagokra. A Kékgyűrű-köd lehet a hiányzó láncszem: csupán néhány ezer évvel az összeolvadás után láthatjuk, amikor még számos bizonyítékát megtaláljuk az egyesülésnek. Ez az első összeolvadt csillagrendszer, amelyet ebben a szakaszban találtak.

A 2003 és 2013 között működő GALEX műholdat arra tervezték, hogy ultraibolya tartományban figyelje meg a fiatal csillagokat. A GALEX által vizsgált objektumok többsége mind a közeli ultraibolya (a GALEX képein sárga színű), mind pedig a távoli ultraibolya (kék) tartományban sugároz, de a Kékgyűrű-köd csupán távoli ultraibolya tartományban látszik.

Az objektum mérete hasonló egy szupernóva-maradványéhoz vagy egy planetáris ködéhez. Előbbi akkor keletkezik, amikor egy nagy tömegű csillag szupernóvaként felrobban, utóbbi pedig egy nagyjából 1 naptömegű csillag élete végén létrejövő gázburok. A Kékgyűrű-köd közepében azonban egy élő csillag rejtőzik. A szupernóva-maradványok és a planetáris ködök ráadásul az ultraibolyán kívül más tartományokban is sugároznak, a Kékgyűrű-köd azonban nem.

Kísértetbolygó

2006-ban a GALEX kutatócsoportja a Palomar Obszervatórium 5 méteres Hale-teleszkópjával is megvizsgálta a ködöt, sőt még a Keck Obszervatórium 10 méteres távcsöveivel is. A Keck Obszervatórium kis felbontású képalkotó spektrométerének (LRIS) felvételein lökéshullámra utaló nyomokat találtak a ködben, ami arra utal, hogy a Kékgyűrű-ködöt alkotó gázt a központi csillag körül történt erőszakos esemény fújta szét.

„A Keck LRIS spektrométerével a lökéshullám-frontról készített spektrum elengedhetetlen volt a Kékgyűrű-köd kialakulásának vizsgálatához.” – mondta Keri Hoadley (Caltech), a tanulmány vezető szerzője. „A sebessége egy tipikus planetáris ködhöz képest túl nagy volt, de szupernóvához képest túl kicsi. A szokatlan sebesség miatt erősen gyanítottuk, hogy valami más hozhatta létre a ködöt.”

A Keck Obszervatórium nagy felbontású HIRES spektrométerének adatai arra utaltak, hogy a csillag nagy mennyiségű anyagot húz be a feszínére. De honnan jöhet ez az anyag?

„A HIRES adatai szolgáltatták az első bizonyítékot az akkrécióra.” – mondta Mark Seibert (Carnegie Institution for Science), a tanulmány társszerzője. „Sokáig úgy gondoltuk, hogy a csillag szétszaggathatott egy több jupitertömegű bolygót, és ez az esemény taszította ki a gázt a rendszerből. Bár a HIRES adatai nem cáfolták ezt az elméletet, de rávilágítottak, hogy óvatosnak kell lennünk, mert az adatok azt sugallták, hogy az anyagbefogásnak köze lehet a központi csillag légkörében történő mozgásokhoz.”

Hogy még több adathoz jussanak, 2012-ben a kutatócsoport a NASA WISE infravörös űrtávcsövével vizsgálta meg a ködöt, és azonosítottak egy porkorongot, amely a csillaghoz közel kering. Három másik infravörös obszervatórium archív adatai erősítették meg a felfedezést. Az eredmények nem cáfolták, hogy egy bolygó is keringhet a csillag körül, de a kutatócsoport bebizonyította, hogy a korongra és az űrbe bocsátott anyagra még egy óriásbolygó sem adhat magyarázatot. 2017-ben aztán a texasi Hobby-Eberly teleszkóp megerősítette, hogy nem kering kompakt égitest a csillag körül.

A Kékgyűrű-köd felfedezése után több mint egy évtizeddel a kutatócsoport összegyűjtötte négy űrteleszkóp és négy földi távcső adatait, valamint korábbi észleléseket 1895-ig visszamenőleg (hogy lássák, mennyit változott a fényessége az idők során), valamint az American Association of Variable Star Observers (Változócsillag-észlelők Amerikai Társasága, AAVSO) amatőrcsillagászainak észleléseit. De még mindig nem találtak magyarázatot arra, hogy mi hozta létre a ködöt.

Csillagnyomozás

Amikor Hoadley 2017-ben csatlakozott a GALEX kutatócsoportjához, „a csapat falba ütközött” a Kékgyűrű-köddel kapcsolatban. Őt azonban lenyűgözte a megmagyarázhatatlan jelenség, ezért vállalkozott arra, hogy megpróbálja megoldani a rejtélyt. A kutatók látták, hogy nem a további megfigyelések fognak megoldást kínálni, hanem azok az élvonalbeli elméletek, amelyek értelmezni tudják a meglévő adatokat. Chris Martin, a GALEX kutatásvezetője Brian Metzger segítségét kérte a Columbia Egyetemen.

Metzger elméleti asztrofizikus: kozmikus jelenségekről készít matematikai és számítógépes modelleket, amelyek alapján megjósolható, mi várható tőlük a jövőben. A kozmikus egyesülésekre specializálódott – a legkülönbözőbb objektumok ütközéseire, legyenek azok bolygók, csillagok, vagy akár fekete lyukak.

„Brian nemcsak magyarázatot adott az adatainkra, de már azelőtt megjósolta, mit fogunk látni, mielőtt az észlelésre sor került.” – mondta Hoadley.

A kutatócsoport következtetései szerint a köd egy nem túl régen történt csillagütközés következménye, amelyben egy Naphoz hasonló csillag egy másik, nagyjából tizedakkora (körülbelül 100 jupitertömegű) csillaggal egyesült. Ahogy egyre idősebb lett, a Naphoz hasonló csillag kitágult, így felszíne közelebb került a társához. Végül a kisebb csillag spirálvonalban a nagyobb felé indult. Útközben a nagyobb csillag széttépte társát, és törmelékgyűrűbe burkolózott, majd teljesen elnyelte a kisebbet.

Ez az erőszakos esemény hozta létre a Kékgyűrű-ködöt. Az összeolvadás következtében forró törmelékfelhő repült szét, amelyet a csillag gázkorongja szétválasztott. Így két, kúp alakú törmelékfelhő jött létre, amelyek ellentétes irányban távolodnak a csillagtól, és kifelé haladva egyre szélesednek. Az egyik kúp szinte teljesen a Föld felé mutat, a másik az ellenkező irányba. Túl halványak ahhoz, hogy lássuk őket, de abban az irányban, ahol a Földről nézve a kúpok fedésbe kerülnek, megjelenik a GALEX által észlelt kék gyűrű.

A Kékgyűrű-ködöt két, kúp alakú törmelékfelhő alkotja, amelyek ellentétes irányban távolodnak a központi csillagtól. Az egyik kúp szinte teljesen a Föld felé mutat, ezért láthatunk ovális gyűrű alakú ködöt. (Forrás: Mark Seibert)
Animáció a Kékgyűrű-köd szerkezetéről. (NASA/JPL-Caltech/R. Hurt)

Az évezredek során a táguló törmelékfelhő lehűlt, és az anyaga, többek között a por és a hidrogénmolekulák ütköztek az intersztelláris közeggel, vagyis a csillagok közötti teret kitöltő atomok és töltött részecskék elegyével. Az ütközések gerjesztették a hidrogénmolekulákat, amelyek a távoli ultraibolya tartomány meghatározott hullámhosszain sugároznak. Idővel a ragyogás elég fényessé vált ahhoz, hogy a GALEX észlelje.

Csillagok összeolvadása a Tejútrendszerben akár tízévente is előfordulhat, ami azt jelenti, hogy az égen látható csillagok közül sok egykor kettőscsillag lehetett.

„Sok kettős csillagrendszert ismerünk, amelyek egyszer egyesülhetnek, és úgy gondoljuk, hogy sikerült azonosítanunk olyan csillagokat, amelyek több millió évvel ezelőtt olvadtak össze. Arról azonban szinte semmi adatunk nincs, hogy mi történt közben.” – mondta Metzger. „Úgy gondoljuk, hogy valószínűleg számos, nemrégiben összeolvadt kettőscsillag van a galaxisunkban, és a Kékgyűrű-köd segítségével megtudhatjuk, milyenek lehetnek, hogy még többet azonosíthassunk.”

Bár a 16 éves rejtély valószínűleg megoldódott, úgy tűnik, új fejezet kezdődik a csillagok összeolvadásának kutatásában.

„Lenyűgöző, hogy a GALEX képes volt megtalálni egy ilyen halvány objektumot, amelyet nem is kerestünk, ráadásul kiderült, hogy a felfedezés igazán érdekes a csillagászok számára.” – mondta Seibert. „Felhívja a figyelmet arra, hogy amikor új hullámhosszon vagy új módszerrel vizsgáljuk a Világegyetemet, olyan dolgokat találhatunk, amikről nem is álmodtunk.”

Forrás: Science Daily

Hozzászólás

hozzászólás