Így gondozd a Kepler-adatodat

586

A Kepler-űrtávcső nem nagy fényváltozásokat mutató csillagokhoz lett kitalálva, a magyar kutatóknak ezért különböző trükköket kellett bevetniük, hogy a legjobb adatokat kinyerjék az RR Lyrae csillagokról. Az eredmény: az eddigi legteljesebb kép a Blazskó-effektusról.

A Kepler fedési exobolygók felfedezésére lett megépítve, vagyis nagyon apró fényváltozások kimutatása a fő célja. A látómezőbe azonban számos olyan csillag is beleesik – például Cefeidák és RR Lyrae-típusú változók – amelyek igen nagy, akár két-háromszoros fényességbeli hullámzásokat is produkálhatnak. Az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont kutatóit ezek a csillagok is érdekelték, de hamar kiderült, hogy az automatikusan kiértékelt adatok problémákkal küszködtek. A “Kepler vizsgálatok és csillagpulzáció modellezése” kutatócsoport tagjai ezért Benkő József vezetésével újra feldolgozták a nyers méréseket.

Kiderült, hogy a megőrzésre kiválasztott pixelek számát sok esetben nem a csillag legnagyobb fényessége, hanem valamilyen köztes érték alapján határozta meg a Kepler erre szolgáló szoftvere. Ennek következtében a pixel maszk túl szűk lett, és a csillag fénye ennél nagyobb területre oszlott el a CCD kamerán. Jó esetben csak az eredetileg a háttér meghatározására szolgáló „halo” pixelekre terjedt ki, rosszabb esetben ezeken is kívülre, amelyeket már nem őrzött meg az űrtávcső. Mivel a Kepler három hónap után 90 fokkal elfordult, hogy a napelemei megvilágítva maradjanak, a csillagok minden negyedévben más CCD-re kerültek, más-más kiosztással, tovább bonyolítva a problémát. A magyar kutatók 15 RR Lyrae-típusú csillagot vizsgáltak meg, és ebből kilencnél sikeresen helyreállították a fényességméréseket, de hat esetben azt találták, hogy 1-5%-nyi csillagfény elveszett a mérésekből. A hat csillagra a lehető legjobb módon megbecsülték az egyes negyedévekhez szükséges korrekciókat.

20140626_kepler_kep1
Egy csillag elmentett pixeleiben tárolt adatok. A csillag fényének nagy része a szürke, eredetileg kiválasztott pixelekbe tömörül (balra), de valójában némi fény a fehér “halo” pixelekbe is jut, ugyanis ezekben is kimutatható a csillag fényváltozása (jobbra).

A sok munka nem volt hiábavaló: a Kepler mérései szolgálnak az eddigi legpontosabb és legsűrűbb adatokkal ezekről a csillagokról, akár 4 évet elérő lefedettséggel. A 15 kiválasztott csillag mindegyike mutatja a Blazskó-effektust, vagyis hogy a pulzáció nagysága és hossza is hullámzik. A jelenséget már egy évszázada ismerjük, de jó magyarázat még nem született rá. A Kepler megfigyelései talán közelebb visznek a megoldáshoz. Kiderült, hogy a csillagok többségénél, 12 esetben, két különböző periódusú hullám (moduláció) is kimutatható, ráadásul három csillagnál a pulzáció amplitúdója az egyik, a periódusa a másik hullám szerint változik inkább.

20140626_kepler_kep2
A végleges fénygörbék. A bal felső csillagnak kb. 2 év a modulációs periódusa, a jobb alsónak csak 27 nap. Maga a pulzáció fél nap körüli, ezen az ábrán túl szorosan követik egymást a ciklusok ahhoz, hogy láthatóak legyenek.

Tizenegy esetben sikerült a pulzációt létrehozó oszcilláción túl további, mindössze néhány ezreléknyi fényváltozásokat létrehozó rezgéseket is észrevenni a csillagokban. Ez azért jelentős előrelépés, mert jelenleg a Blazskó-effektus magyarázatára a legvalószínűbb, J. Robert Buchler és Kolláth Zoltán által felvázolt hipotézis a pulzációs módusok közti kölcsönhatásokon alapul.

A közeljövőben nem is fogja semmi felülmúlni a Kepler adatait. A K2 küldetés során ugyan várhatóan rengeteg további RR Lyrae csillagot is megfigyel majd az űrtávcső, de négy év helyett csak 75 napig fog egy égterületen vizsgálódni. Csak a PLATO fog a nyomába érni, tíz év múlva, de az európai űrtávcső leghosszabb mérései is csak 2-3 évig fognak tartani egy adott látómezőn. Addig is az újrafeldolgozott adatsorok elérhetőek a kutatócsoport honlapján.

Az eredményeket bemutató szakcikk az Astrophysical Journal Supplement Series folyóiratban fog megjelenni. A szerzők, Benkő József, Plachy Emese, Szabó Róbert, Molnár László és Kolláth Zoltán, az MTA CSFK, illetve az NYME-TTK munkatársai.

Forrás: arXiv:1406.5864

A kutatás az MTA CSFK Csillagászati Intézete “Kepler vizsgálatok és csillagpulzáció modellezése” kutatócsoportja munkájának része. A kutatást a K83790 számú OTKA-pályázat és az MTA “Lendület-2009″ programja támogatja.

Hozzászólás

hozzászólás