Forrongó cefeida, ahogy a Kepler látta

299

Négy évnyi folyamatos megfigyelés még a legapróbb részleteket is megmutatja a változócsillagokról: magyar csillagászok elsőként mutatták ki konvektív cellák jelenlétét egy pulzáló óriáscsillagban. 

A cefeida csillagok óriási fény- és méretváltozáson mennek keresztül, néhány napos vagy hetes periódussal. Annyira fényesek, hogy idegen galaxisokban is könnyen megtaláljuk őket. Mivel periódusuk és fényességük között jól meghatározott összefüggés áll fenn, fontos távolságmérő funkciót töltenek be a kozmoszban. A Kepler-űrtávcső eredeti látómezeje csak egyetlen ilyen csillagot tartalmazott, a V1154 Cygnit, amit azonban alapos vizsgálatoknak vetettek alá. Miután a Kepler eredeti 4 éves missziója véget ért, a szombathelyi ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium és az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézet munkatársai Derekas Aliz vezetésével részletes elemzést készítettek az 1460 nap hosszú és 52 ezer mérési pontot tartalmazó, rendkívül pontos adatokról, amely aztán többszörös felfedezésekhez vezetett.

A V1154 Cyg teljes adatsora, és egy részlet kiemelve. A fényváltozást a jellegzetes cefeida pulzáció uralja. (Derekas et al. 2016)
A V1154 Cyg teljes adatsora, és egy részlet kiemelve. A fényváltozást a jellegzetes cefeida pulzáció uralja. (Derekas et al. 2016)

Kiderült, hogy a csillag egyébként nagyrészt szigorúan periodikus fényváltozásaiban korábban már kimutatott, szabálytalan kisebb változások mellett a pulzációs ciklusok hossza és erőssége is ingadozik, körülbelül 159 napos időskálával. A jelenség fizikai eredete még ismeretlen, de az MTA CSFK Piszkéstetői Obszervatóriumából végzett spektroszkópiai mérések segítségével azt már sikerült kizárni, hogy egy kísérőcsillag okozná. Hasonló változásokat egyébként más pulzáló csillagok is mutatnak, komoly fejtörést okozva ezzel a csillagászoknak.

20160921_granu_kep1
A 2015-ös radiálissebesség-mérések a Piszkéstetői Obszervatórium új spektrográfjával készültek. Az erős változást a pulzáció okozza, de a csillag átlagos sebessége (vagyis a tömegközépponté) nem változott az évek során, ami alapján nem kering másik csillag körül. (Derekas et al. 2016)

Az új vizsgálatban a legfontosabb felfedezés a Kepler-cefeida kapcsán a granulációs zaj kimutatása volt. A granuláció a csillag felszínének a forrongása, amit konvektív mozgások okoznak, ahogy az anyag áramlása energiát szállít a csillagból kifelé. A jelenség nagyban emlékeztet arra,  mint ahogyan a víz bugyog forrás közben a fazékban. Ezeket a mozgásokat közvetlenül csak a Napon látjuk, de tudjuk, hogy minden kellően hideg csillag ezt csinálja. Ugyanis a folyamatos forrongás enyhe, alacsony frekvenciás zajként jelenik meg a fényváltozásban, amely a Kepler-űrtávcsővel mért sok ezer Naphoz hasonló, fősorozati csillag és vörös óriás esetében is kimutatható volt. De ezek közül egyik sem olyan nagy mint a V1154 Cygni, és egyik sem pulzál. A Sarkcsillag (α UMi) esetében felmerült halvány gyanút leszámítva mindeddig még egyetlen cefeidában sem mutattak ki granulációt. A mérések szerint a granulációs cellák körülbelül 3-4 napig élnek, mielőtt végleg eltűnnek és más cellák veszik át a helyüket. Ez sokkal hosszabb, mint a Napon mért 10-20 perces élettartam, de egyezik azzal, amit a csillagászok várnának egy Napnál 45-ször nagyobb csillag esetében.

Granuláció (a felszínen váltakozó minták) és pulzáció (a csillag tágulása és összehúzódása) együttes vizualizációja. (Forrás: NASA, ESA, M. Kornmesser)

 Amit viszont kerestek, de nem találtak meg, az a Nap-típusú oszcillációk jele. Ez egy nem túl erős, de jellegzetes fényváltozás, amit a csillagban vonuló hanghullámok okoznak, és amit már régóta ismerünk a Napon, de nagy számban csak a Kepler-űrtávcső volt képes kimutatni a távoli csillagokban. A Nap-típusú oszcillációk hiánya a cefeidában azt az elméletet erősíti, amely szerint a nagy amplitúdójú, rendezett mozgások, mint a pulzáció, megakadályozzák az inkoherens rezgések kialakulását a csillagokban.

A V1154 Cygni eredményeinek összehasonlítása más csillagokéval még várat magára. Jelenleg nem működik olyan berendezés, amely elég hosszú, folyamatos és pontos méréseket végezne cefeida csillagokon egy hasonló elemzéshez. Csakis űrtávcsövek képesek ilyen adatot produkálni, így hát a csillagászok már alig várják, hogy a következő generációs űrfotometriai eszközök pályára álljanak: a TESS-űrtávcső jövő év végén, az európai PLATO pedig a 2020-as évek közepén állhat munkába.

Az eredményeket bemutató szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban jelenik meg.

Hozzászólás

hozzászólás