Rakétahatás gyorsítja a fehér törpéket?

417

A körülbelül 11,5 milliárd éves NGC 6397 katalógusjelű gömbhalmazról a HST ACS (Advanced Camera for Surveys) műszerével készült képeken Harvey Richter (University of British Columbia, Vancouver) és munkatársai számos, viszonylag nemrégiben kialakult ("fiatal") fehér törpét azonosítottak a halmaz szélén. Ez azért meglepő, mert ezek a csillagok a fehér törpe állapot elérése előtt az NGC 6397 legnagyobb tömegű objektumai közé tartoztak. Ezekről pedig az az elképzelés, hogy a gömbhalmazok centruma körül csoportosulnak, így logikus következtetés, hogy a belőlük létrejött fehér törpéket is ott kell keresni.

Balra: Az NGC 6397 katalógusjelű gömbhalmaz földi teleszkóppal készült felvétele. Jobbra fent: 12 darab a 84 tanulmányozott fehér törpéből. Kék négyzet jelöli a fiatal, vörös kör pedig az öregebb csillagokat. A jobb alsó panel a fehér törpék kinagyított környezetét mutatja, kékkel keretezve a fiatal objektumok, vörössel pedig az öregebbek képét.
[NASA, ESA, H. Richter (University of British Columbia)]

Richter szerint a vizsgált objektumok a keletkezésükkor körülbelül 3-5 km/s-os sebességre tettek szert, így aztán kezdeti helyükről eljuthattak a halmaz külső tartományaiba. A kutatók elképzelése szerint a hajtómechanizmus hasonló, mint egy rakéta esetében. A fehér törpe állapot elérése előtt a csillagok ugyanis felfúvódnak, vörös óriássá válnak, miközben jelentős mennyiségű anyagot veszítenek, ami meghaladhatja kiindulási tömegük felét is. Ha a ledobott anyag nagy része valamilyen mechanizmus hatására egy irányban távozik, máris előáll a rakétahatás: az impulzusmegmaradás miatt a csillag elindul a másik irányba.

Néhány planetáris köd esetében meg is figyelhető ilyen kiáramlás, mégpedig két ellentétes irányú kifúvás, ún. jet képében. Ha a két gázáram nincs teljesen egyensúlyban, az egyik "erősebb", akkor ez az aszimmetria okozhatja a kibocsátó csillag gyorsulását és a helyszín ellentétes irányban történő elhagyását.

Az az elmélet, hogy a fehér törpékre kialakulásukkor ilyen gyorsító mechanizmus hat, körülbelül 30 évvel ezelőtt merült fel először annak magyarázatára, hogy miért van olyan kevés belőlük a nyílthalmazokban. 2003-ban Michael Fellhauer (University of California, Santa Cruz) és munkatársai kiszámították, hogy a nyílthalmazok elhagyásához már egészen csekély kezdeti lendület is elég. A gömbhalmazok tömege azonban több nagyságrenddel nagyobb, mint a nyílt csillaghalmazoké, így bennük a szökési sebesség is jóval nagyobb, azaz nagyobb kezdősebesség szükséges a kijutáshoz.

Richter és kollégái a gyorsításos elmélet teszteléséhez az NGC 6397 gömbhalmazt választották, mivel 8500 fényéves távolságával a Tejútrendszer körülbelül 150 ismert gömbhalmaza közül ez a hozzánk legközelebbi. A kutatók 22 darab 800 millió évesnél fiatalabb és 62 darab, 1,4 és 3,5 milliárd év közötti fehér törpét választottak ki a halmazban. A két csoportba az objektumok a színük és fényességük alapján kerültek: a fiatalabbak forróbbak, így fényesebbek és kékebbek, mint az öregebbek.

A gömbhalmazokban a gravitáció miatt a tagok tömeg szerint rendeződnek. A nehezebb csillagok lelassulnak és a halmaz centruma körül rendeződnek, míg a kisebb tömegűek sebességet nyerve a halmaz külső részeire vándorolnak. A Richter-csoport eredményei szerint az öregebb fehér törpékből álló minta egyedei valóban így is helyezkednek a halmazban. A fiatalabbak azonban nem követik ezt az eloszlást, mindegyik a gömbhalmaz peremvidékén található, holott szülőcsillagaik a halmaz legnagyobb tömegű tagjai voltak, ugyanakkor még nem elég öregek ahhoz, hogy a gömbhalmaz többi tagjának gravitációs hatására a "természetes" úton jussanak ki a halmaz szélére. Azaz léteznie kell valamilyen egyéb – talán a fentebb vázolt – gyorsító mechanizmusnak is.

Elképzelhető még esetleg az, hogy a fiatal fehér törpék egy kettős rendszerben jöttek létre, s a szükséges impulzust a másik komponenstől kapták, illetve az, hogy egy-egy nagytömegű csillag szoros megközelítése után dobódtak ki. Ezen lehetőségeket azonban Richterék számítógépes szimulációk alapján kizárhatónak tartják.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of Royal Astronomical Society Letters c. folyóirat 2008. januári számában fog megjelenni.

Forrás: STScI-2007-42 News Release, 2007.12.04.

Hozzászólás

hozzászólás