Infravörös lökéshullám a Nap kozmikus szomszédságában

505

Arizonai csillagászok érdekes infravörös fénylést fedeztek fel a 78 fényév távolságban található δ Velorum csillag közvetlen közelében a Spitzer űrtávcső felvételein. A fénylést a MIPS kamera 24
mikronos hullámhosszú képén sikerült azonosítani, miután a csillag fényét speciális eljárással levonták. Az eredményekről Gáspár András (a University of Arizona doktorandusza) és munkatársai számoltak be az Astrophysical Journal január 10-ei számában.

A Spitzer a jelenleg működő legérzékenyebb infravörös űrtávcső, amely a közepes és távoli infravörös hullámhosszakon végzi méréseit. Az emberi szem az optikai tartományban lát, ami 0,38 mikrontól körülbelül 0,65 mikronig terjed, az ettől nagyobb hullámhosszú hősugarak detektálásához már műszerre van szükség. Minden hőmérséklethez hozzárendelhetjük a maximális erősségű sugárzás hullámhosszát, ami a hőmérséklet csökkenésével fordított arányban nő. Összehasonlításképpen: az emberi test hősugárzása körülbelül 10 mikronon a legerősebb, míg a csillagászok által használt 24 mikronos hullamhosszakon a -150 ºC-on "izzó" testek sugároznak.

A δ Velorum által “felfűtött”
csillagközi anyag sugárzása 24 mikronon. A PM-mel jelölt nyíl a csillag
látóirányra merőleges haladási irányát, a középső nagy nyíl pedig a számított relatív sebesség irányát mutatja.

A kutatók a csillagról készített felvételeken egy parabolaív alakú fénylést figyeltek meg, mely a csillagtól mintegy 50 csillagászati egység távolságban kezdődik (a Pluto törpebolygó legnagyobb távolsága a Naptól körülbelül ennyi), majd egészen 250 csillagászati egységig látható, szárny jellegű nyúlványokkal. Utóbbiak egészen 1500 csillagászati egységig követhetőek. A csillagászok
feltételezései szerint a jelenséget a csillag által "felhevített" csillagközi anyag hőmérsékleti sugárzása okozza. Maga a csillag nagy sebességgel halad a csillagközi anyaghoz képest, ami kiváltja a jellegzetes alakú fejhullámot. 

A hosszan szaggatott vonal a csillag
fotoszférikus sugárzásának modellje, míg a röviden szaggatott a
csillagközi anyag hőmérsékleti sugárzásának elméleti lefutását mutatja. A
kettőnek az összege adja ki a vastag folytonos vonalat.

Gáspár András és társai számítógépes modellekkel vizsgálták a rendszer tulajdonságait. Modelljükben a csillagközi szilikát porszemcsék méretének eloszlását szokásos hatványfüggvényekkel írják le. A különböző méretű porszemcsékre a csillag sugárzása másképp hat, a legkisebbekre szinte egyáltalán nem, míg egy optimális méretnél nagyon messzire fújja őket. Nagyobb porszemekből viszont már kevés van, így azok hiába érik el szintén a csillag felszínét, nem jelentős a hatásuk. A csillag és a csillagközi anyagfelhő minél nagyobb relatív sebességgel találkozik, annál közelebb tudnak jutni a csillag felszínéhez az optimális méretű
részecskék is, hiszen annál nagyobb energiával közelítenek a
csillaghoz. Egy egyensúlyi helyzetben viszont megállnak és irányt
változtatnak. Így az egész rendszerre nézve egy parabolasüveg
alakú üreg jön létre a csillagközi anyagfelhőben. Viszont ha egy
rendszernél nagy a relatív sebesség, a porszemcsék képesek
annyira megközelíteni a csillagot, hogy felhevüljenek a -260 ºC-os
állapotukból akár -150..-120 ºC-ra is. Ezen a hőmérsékleten
viszont 24 mikronon sugároznak, ami által láthatóvá válik a porfelhő.

A MIPS hullámhosszain szemlélve (24, 70
illetve 160 mikron) így látszana a csillagközi por sugárzása a
δ Velorumnál.

A kutatócsoport
által modellezett relatív sebesség a rendszerben 35,8 ± 4 km/s, ami független módszerrel is megerősített érték. Ami sokkal érdekesebb, hogy a csillagot övező anyag sűrűsége mintegy 3,5 atom/cm3-nek adódott; ez háromszor nagyobb a csillagközi tér átlagos anyagsűrűségénél, míg ha azt is figyelembe vesszük, hogy a Nap közvetlen galaktikus szomszédságában (kb. 300 fényév távolságig) a
csillagközi anyag sűrűsége alig tizenötöde ennek, akkor különösen meglepő a szűk 80 fényévre található anyagcsomó.
A Napot övező "Lokális Buborékban" teljesen váratlan egy ekkora sűrűségcsomó, s jelenleg nincs is egyértelmű magyarázat a létezésére.

Ezen kívül az is érdekessé teszi a megfigyelést, hogy korábban a δ Velorum porkoronggal övezett csillagként volt osztályozva az infravörös fénytöbblete miatt, amit pl. bolygórendszer kialakulásához kapcsolódó porkorong is okozhatna. A friss eredmények szerint a lökéshullám fénye teljes mértékben megmagyarázza a többletet. Ehhez hasonlóan előfordulhat, hogy más, eddig porkorongosnak hitt csillagnál valójában a fentihez hasonló
kölcsönhatás gerjeszti az infravörös többletsugárzást. Távolabbi rendszereknél egyik
kiterjedt fényforrást (korongot, fejhullámot) sem lehet felbontani jelenlegi műszereinkkel,
így a többletek forrása nyitott kérdéssé vált.

Forrás: Gáspár A. és mtsai, ApJ, 2008. január 10.

Hozzászólás

hozzászólás