Megtörtént a víz-hóhatár első kimutatása a Naprendszeren kívül

330

A chilei Atacama-sivatagban lévő ALMA rádiótávcső-rendszer képalkotó technikájával egy távoli csillag körüli vízjég tartományt és annak határát, a “hóhatárt” először sikerült láthatóvá tenni.

A Földön a hóhatár vagy a magas hegyek ormához közel húzódó elválasztó vonal, ahol az alacsony hőmérséklet miatt a víz hó és jég formában marad meg, vagy pedig a sarkvidékek körül a sarki hó és jég birodalmát a többi területtől elválasztó határvonal. Sőt, hasonlóan hívjuk például az ezekben a hónapokban kis távcsövekkel is jól megfigyelhető Marson a pólusok hósapkáinak szélét, ami a környező felszíni területektől elválasztó határvonal.

Naprendszerünkben a vízjég gáz halmazállapotba történő átmenetének (szublimáció) lehetőségét jelölő határt is “hóhatárnak” nevezik, ami a fő kisbolygóövben a Naptól mintegy 2,8 CsE távolságban húzódik, a Mars és Jupiter pályája között. Ez a távolság a fordított folyamat, vagyis a gázból a szilárd halmazállapotba történő kondenzálódás távolsága is egyben.

20160717_viz_hohatar_v883_ori_alma_1
A V883 Ori csillag körüli bolygókeletkezési régió képe az ALMA rádióteleszkóp-rendszerrel. (ESO ALMA NAO, NRAO, eso1626, 2016. július 13.).

A Naprendszeren kívül, más csillagok körüli is létezik olyan tartomány, amelyben már a vízjég stabilan képes megmaradni és ennek a tartománynak a belső határa a hóhatár. Most először sikerült kimutatni egy Naprendszeren kívüli víz-hóhatárt. A Lucas A. Cieza, az Universidad Diego Portales Egyetem (Saintiago, Chile) által vezetett nemzetközi kutatócsoport az Atacama-sivatagban levő ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) teleszkóprendszerrel a V883 Orionis fiatal csillag körüli gáz- és porkorong megfigyelése által jutott erre az izgalmas eredményre.

A megfigyeléseket 2015. október 15-én végezték a vízjégre jellemző 218,0 és 232,6 gigahertz frekvenciákon (a milliméteres hullámhossz-tartományban) mintegy 0,03 ívmásodperc szögfelbontással, ami a csillag távolságában 12 CsE-nek felel meg.

Shifting water snowline in V883 Orionis
A víz-hóhatár távolsága (függőleges fehér vonal) megváltozik a V883 Ori csillag fényességének megnövekedése következtében (ESO ALMA NAO, NRAO, eso1626, 2016. július 13.).

A V883 Orionis egy változó fényű fiatal csillag, amelynek fényessége időnként hirtelen megnövekszik, a csillag fényessége “kitörést” produkál. Látszó fényessége mintegy 14,8-15,6 magnitúdó között változik a fotometriai I (közeli infravörös) tartományban (Peneva és Szemkov bolgár csillagászok adatai szerint). Ez azt is jelenti, hogy ez a változócsillag csak nagyobb távcsövekkel figyelhető meg, de elektronikus képrögzítő eszközökkel (CCD, DSLR) már amatőrcsillagászok is megfigyelhetik. Cieza és kutatócsoportja szerint a V883 Ori közel 1350 ± 22 fényévre (417 ± 7 parszekre) van tőlünk és tömege mintegy 1,3-szorosa a Nap tömegének. Kitörésekor a V883 Ori a Nap fényességének mintegy 400-szorosára fényesedik fel és felszíni hőmérséklete is megemelkedik. Fényességi minimumában halvány vöröses csillagnak látszik. A csillagot porból és gázból álló korong veszi körül, amelynek vizsgálata alapvető ismereteket ad az ilyen csillagok körüli anyagról és folyamatokról.

20160717_viz_hohatar_v883_ori_alma_3
A V883 Ori csillagtól a víz-hóhatár 5 – 42 CsE távolságtartományban húzódhat. A kőzetbolygók a csillagtól számított 5 CsE távolságon belül alakulhatnak ki, míg jég- és gázóriások csak 42 CsE-entúl, tehát több mint a Nap-Pluto távolságnál is messzebb keletkezhetnek (kép: Matthews, B., 2016, Nature, 535, 237-238).

A V883 Orionis csillag körül a vízjég tartomány nagy kiterjedésű: a belső határa a csillagtól 5 CsE távolságban van és mintegy 42 CsE távolságig húzódik, ami a Nap-Pluto közepes távolságnak felel meg. Azonban a csillag fényének és felszíni hőmérsékletének megnövekedésével együtt a víz-hóhatár belső széle is távolabbra kerül a csillagtól és így a jeges vagy gázbolygók alapanyagát adó vízjég folyamatosan nem biztosított. Tehát ennek a változó kiterjedésű tartománynak a viselkedése a csillag körül esetleg keletkező bolygók kialakulására is hatása lehet, akadályozhatja a jeges, illetve gázbolygók, például jeges vagy gázóriások képződését.

Az ALMA egyedülállóan nagy érzékenységű és felbontóképességű, csúcstechnológiájú milliméteres-szubmilliméteres tartományban működő csillagászati rádióteleszkóp-hálózat a déli féltekén. Tudvalévő, hogy az ALMA 54 darab 12 m-es és 12 db 7 m-es átmérőjű mozgatható antennából áll, és az interferométer elven működő rádiótávcső-rendszer az Atacama-sivatagban a Chajnantor-fennsíkon mintegy 5000 méter tengerszint feletti magasságban működik.

20160717_viz_hohatar_v883_ori_alma_4
Az ALMA rádióteleszkóp-rendszer egy részlete. Az éjszakai felvételen a déli égbolt csillagai és a két Magellán-felhő is látszik (kép: ESO, ALMA).

Egyébként  hóhatár más gázok jegeire is értelmezhető és a csillagtól nagyon távol is húzódhat. Erre a fontos tényre szintén az Európai Déli Obszervatórium ALMA-műszerével végzett megfigyelések szolgáltattak bizonyítékot. 2013-ban a TW Hydrae fiatal csillag körül szénmonoxid-hóhatárt mutattak ki – a tőlünk mintegy 175 fényévre található TW Hydrae rendszerében a csillagtól mintegy 30 CsE-re, azaz a Neptunusz pályájának megfelelő távolságban húzódik a megfigyelt határvonal.

A Naprendszeren kívüli víz-hóhatár első kimutatásáról szóló eredmények a tekintélyes Nature folyóirat 2016. július 14-i számában jelentek meg, a cikkhez pedig egy ismertető írás is tartozik.

Források:

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás