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.
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.
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.
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.
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:
- Cieza, L.A. és mások cikke a Nature folyóirat 2016. július 14-i számában
- Matthews, B.: Nature folyóirat 2016. július 14-i szám
- ESO tudományos hírek (eso1626, 2016. július 13.)
Kapcsolódó internetes oldalak:
- ALMA galéria
- Megtalálták az első Uránusz-hasonmást
- Exobolygó a hóhatáron túl
- Hó egy fiatal bolygórendszerben (eso1333, 2013. július 18.)
- Először detektálták a hóhatárt egy csillag körüli korongban (2013. július 20.)
- Földközelben a Mars (2016. június 7.)