Kozmikus széngyárakként működhetnek a nagy tömegű csillagok kettős rendszerekben

4200

Egy új tanulmány szerint a nagy tömegű csillagok kétszer annyi szenet hoznak létre, ha szoros kettős rendszerben vannak. Az eredmény kicsi, de fontos lépés az elemek kozmikus eredetének megismeréséhez.

Társa megfosztja a nagy tömegű csillagot a külső rétegeitől, amelynek során a csillag több szenet lövellhet ki az űrbe. (Forrás: Ylva Götberg)

„Az összes kőzet és fémes anyag, amelyen állunk, a vas a vérünkben, a kalcium a fogainkban, a szén a génjeinkben évmilliárdokkal ezelőtt egy vörös óriáscsillag belsejében keletkezett.” – írta Carl Sagan 1973-ban. „Csillagok anyagából vagyunk.”

Az igazat megvallva a kutatók máig bizonytalanok sok elem eredetével kapcsolatban, mint amilyen a földi élet építőeleme, a szén is. Tudjuk, hogy a csillagok életük során kétségtelenül termelnek és bocsátanak ki szenet. De sokféle csillag létezik, és továbbra sem világos, hogy az egyes csillagok mennyi szenet hozna létre.

A kutatók most a csillagok egy bizonyos típusára koncentráltak: a kettősökre. Egy új tanulmány, amelyet a The Astrophysical Journal című folyóirat tett közzé, kimutatta, hogy a társsal rendelkező nagy tömegű csillagok nagyjából kétszer annyi szenet bocsátanak ki, mint a magányosak, így különösen hatékony széngyárak lehetnek.

A nagy tömegű csillagok sok nehéz elemet hoznak létre. A forró csillagok gyomrában a könnyű elemek fúziójából nehezebb elemek jönnek létre, így szén, oxigén és akár vas is. A csillagokból nagy sebességgel kifelé áramló részecskék, a csillagszél képes elszállítani ezeknek az elemeknek egy részét. Amikor pedig egy nagy tömegű csillag szupernóvaként felrobban, a nehéz elemeket messze az űrbe taszítja.

A szén nagy tömegű csillagokban történő kialakulásának ábrája. A hidrogénfúziót követően a hélium szénné egyesül, amely oxigénné és más nehezebb elemekké válhat. (Forrás: Wikipedia Commons / CC BY-SA 3.0)

A kutatók elméleti modellek segítségével vizsgálják a csillagok fejlődését, és számítják ki, hogy egy csillag élete során mennyit gyárt le az egyes elemekből, és mennyit bocsát ki az űrbe. A legtöbb modell azonban nem vette számításba azt a tényt, hogy a nagy tömegű csillagok szeretik a társaságot. A legtöbb nagy tömegű csillagnak van párja, és ez befolyásolja a fejlődését.

„Egy csillag élete nagy részében a magjában lévő hidrogént égeti; amikor ez a folyamat megáll, a csillag tágulni kezd, és nagyon nagyra nő.” – magyarázza Rob Farmer (Max Planck Institute for Astrophysics), az új kutatás vezetője. Ebben a fázisban egy magányos csillag egyszerűen óriáscsillaggá válik.

Ha a csillagnak van egy közeli társa, akkor más a helyzet. Ilyenkor a társcsillag elszívja az anyagot a táguló csillagtól, teljesen megfosztva ezzel a külső rétegeitől. A lecsupaszított csillag felszíne közelében egy szénben gazdag réteg alakul ki, így könnyebbé válik a szén leválása a csillagszéllel és bizonyos fokig a végső robbanással.

Farmer és munkatársai szerint a nagy tömegű csillagok mintegy harmadát egy társcsillag csupaszította le – ez figyelemre méltó mennyiség!

Amikor a kutatók fejlett szimulációval követték le egy lecsupaszított csillag fejlődését és széntermelését, megerősíthették, hogy egy kettőscsillag nagy tömegű csillaga sokkal hatékonyabban bocsát ki szenet, mint egy magányos csillag.

„A szén nagyon gyakori elem, és fontos az élethez, így számos okunk van arra, hogy részletesen vizsgáljuk.” – mondja Donatella Romano (INAF), aki nem vett részt a kutatásban. Romano úgy becsüli, hogy a nagy tömegű csillagok hozzák létre a legtöbb szenet a Világegyetemben. Hozzáteszi azonban, hogy más források, mint például a vörös óriáscsillagok is hozzájárulnak a széntermeléshez. Sőt, a csillagok szénkibocsátása attól is függ, hogy milyen környezetben születtek, így alaposabban kell ismernünk a nagy és a kisebb tömegű csillagok számos lehetséges fejlődési útját. „Más nehéz elemek is érdekesek lehetnek, mivel a galaxis teljes kémiai fejlődéstörténetére kíváncsiak vagyunk.” – mondja Romano.

Farmer és munkatársai már vizsgálják a többi nehéz elem kialakulását. „Ez számítási szempontból jóval költségesebb.” – mondja Farmer. „Ezért vizsgáltuk először a szenet, mert a számítások egyszerűbben megérthetők és futtathatók.”

Ahogy a csillagok életük során nehéz elemeket szórnak szét a csillagközi térben, egy új generáció magjait ültetik el. Ez a körforgás az első csillagokkal kezdődött, mindmáig tart, és ennek köszönhető, hogy egyre nagyobb mennyiségű nehéz elem található a galaxisban. A csillagfejlődési és a galaxisfejlődési elmélet összekapcsolásával a kutatók talán többet tudhatnak meg a fenti folyamatról és arról, hogy a nehéz elemek mennyiségének növekedése milyen hatással volt a galaxisok, bolygórendszerek és nem utolsó sorban az élet fejlődésére.

Az eredményeket ismertető tanulmány az arXiv.org preprint portálon érhető el.

Forrás: S&T

Hozzászólás

hozzászólás