2012.11.02. - Hollywoodi módszerekkel vizsgálták a csillagkeletkezést

Az MPIA kutatói, köztük honfitársunk, Balog Zoltán hollywoodi szuperprodukciókban is alkalmazott számítógépes módszerrel vizsgálták a talán legismertebb potenciális csillagkeletkezési területet, a Barnard 68 sötét molekulafelhőt.

A Max Planck Institute for Astronomy kutatóinak vezetésével az EPoS (Earliest Phases of Star formation) projekt két csoportja is a csillagkeletkezés legkorábbi fázisait vizsgálta az ESA Herschel infravörös űrteleszkópjának mérései alapján egy olyan számítógépes eljárás segítségével, melyet eddig inkább hollywoodi kasszasikerek utómunkálatai során használtak, mint a csillagászatban. A munka eredményeként sikerült előállítaniuk a kistömegű csillagok potenciális keletkezési helyeként ismert Barnard 68 (B68) jelű poros molekulafelhő háromdimenziós térképét, ugyanakkor a B68-nál jóval nagyobb tömegű molekulafelhők elemzésével egy korábban nem észlelt objektumosztályt is azonosítottak, melynek példányai a nagytömegű csillagok születésének legkorábbi előjelzői.

Az egyik csoport Markus Nielbock (MPIA) vezetésével a kistömegű csillagok keletkezését vizsgálva a Ophiuchus csillagképben megfigyelhető Barnard 68 jelű sötét köd (globula) részletes elemzését végezte el a Herschel infravörös űrteleszkóp kivételes érzékenysége által nyújtott lehetőségeket a leginkább hollywoodi szuperprodukciók vizuális effektjeit létrehozó cégek által használt számítógépes eljárással kombinálva, melynek eredményeként elő tudták állítani a felhő háromdimenziós modelljét. Az eljárás az ún. sugárkövetés (ray-tracing), mellyel a CGI ipar fotorealisztikus objektumokat, egész jeleneteket, sőt ma már komplett filmeket is létre tud hozni. Jelen esetben a kutatás céljaira Ralph Launhardt (MPIA) által implementált megvalósítása a Barnard 68 felhőn belül különböző hullámhosszakon kibocsátott sugárzás követését segítette a B68 egy egyszerűsített 3D-s sűrűség- és hőmérséklet-eloszlási modelljére alapozva. Az eredmény szerint a Barnard 68 jól szimulálható egy, a Tejútrendszer fősíkjának irányából érkező, nem egyenletes intenzitáseloszlású külső sugárzás által fűtött elnyúló filament kondenzációjával. Arra utaló jeleket is találtak a kutatók, hogy a B68 éppen egy másik felhőfragmentummal ütközik - ennek létezését már egy három évvel ezelőtti tanulmány is felvetette -, ami a felhő kollapszusához és néhány kistömegű csillag kialakulásához vezethet a következő néhány százezer év során.

A Barnard 68 sötét felhő hamisszínes képei a Herschel űrteleszkóppal a távoli infravörös tartományban rögzített felvételek alapján. Azt, hogy a felhő a különböző hullámhosszakon másként néz ki, a nem egyenletes intenzitás-eloszlású külső megvilágítás okozza. A felhő jobb alsó sarkában egy izolált objektum nyomai is felismerhetők, ez egy felhőfragmentum lehet, ami éppen ütközik a B68-al. A felvételek hullámhossza 100, 160, 250 és 350 mikron, a bíbor és a kék színek a kisebb, a vörös és a fehér színek a nagyobb infravörös intenzitásokat kódolják.
[MPIA / M. Nielbock]

A molekulafelhők között a Barnard 68 a kisebbek közé tartozik, egy ilyen méretű felhőben legfeljebb néhány kistömegű csillag jöhet létre. Annak kiderítésére, hogy a nagyobb, legalább két naptömegű csillagok miként keletkeznek, a másik, Sarah Ragan (MPIA) által vezetett csoport 45 nagy molekulafelhőnek a Herschel PACS kamerája által rögzített képét vizsgálta. Ezek a komplexumok számos, a kialakulás fázisában lévő objektumot, ún. protocsillagot tartalmaznak, melyek közül a fiatalabbak sokkal hatékonyabban álcázzák magukat, mint az idősebbek. A Herschel érzékenyebb műszerei elől azonban kevésbé tudnak elrejtőzni, mint például a Spitzer űrteleszkóp kamerái elől, így a Herschel-adatok alapján sikerült a legfiatalabb és legfejletlenebb protocsillagokat azonosítani.

Az IRDC316.72+0.07 jelzésű molekulafelhő hamisszínes képe. A "+" szimbólumok protosztelláris magokat jelölnek, olyan területeket, ahol már megindult a gravitációs kollapszus, de az új csillag még nem alakult ki. Ez az első alkalom, hogy csillagkeletkezési folyamat ilyen korai fázisát sikerült észlelni. A felvétel a Herschel PACS műszerével készült, a három szín három különböző hullámhosszt kódol: a kék a 70, a zöld a 100, a vörös pedig a 160 mikronost.
[MPIA / S. Ragan]

Az új észlelések az ismert protocsillagok számát 330-ról közel 500-ra növelték és egy új felismeréshez is vezettek: a kutatók azonosítottak egy új objektumtípust, olyan sűrű, mindössze 15 kelvin hőmérsékletű régiókat, melyek még nem mutatnak protocsillag jelenlétére utaló jeleket, így ezek a területek valószínűleg közvetlenül a csillagkeletkezés beindulása előtti utolsó, nagyon rövid fázisban vannak, a folyamat várhatóan kevesebb mint ezer év múlva elindul bennük. Tanulmányozásuk elengedhetetlennek tűnik a csillagok kialakulásának megértéséhez.

Az eredményeket részletező szakcikkek az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban jelentek meg.

Forrás:

• MPIA Science Release 2012.10.30.