2013.02.12. - Csomós a nagytömegű csillagok csillagszele

Az XMM-Newton röntgenteleszkóppal végzett átfogó vizsgálat alapján a ζ Puppis jelű nagytömegű csillag csillagszele nem egyenletesen "kásás", hanem rengeteg kisebb és kevesebb nagyobb csomósodást tartalmaz.

Bár a nagytömegű csillagok viszonylag ritkák, mégis jelentős szerepet játszanak az anyag kozmikus körforgásában: méretük miatt a nukleáris üzemanyagukat sokkal gyorsabban égetik el, mint a Naphoz hasonló csillagok, mindössze néhány millió éves életük végén pedig anyaguk nagy részét szupernóvává válva visszajuttatják a környező űrbe. Tömeget azonban már a végső, pár másodperces katasztrófa előtt is veszítenek, rövid fejlődésük során gyakorlatilag végig, mégpedig csillagszél formájában. Ennek következtében a legutolsó állomáshoz úgy érkeznek, hogy a kezdeti tömegük jelentős része az erős ultraibolya sugárzásuk miatt már eltávozott róluk. A csillagszelük legalább százmilliószor intenzívebb, mint a napszél, ezért már a szupernóva-robbanás előtt is szignifikáns hatást gyakorolnak a környező térrészre: a kozmikus környezetükben lévő gáz- és porfelhők kollapszusának elősegítésével gyorsíthatják az új csillagok keletkezését, de akár akadályozhatják is azt, ha szétfújják az anyagot, amiből kialakulhatnának. Fontos szerepük ellenére a csillagszelük szerkezetéről rendelkezésre álló információk egyelőre még szegényesek. Nem világos, hogy annak anyaga egyenletes eloszlású, időben többé-kevésbé állandó-e, vagy inkább ennek az ellenkezője.

A továbblépésben segíthet, hogy az XMM-Newton röntgenteleszkóppal végzett egy évtizedes méréssorozat, illetve Yaël Nazé (Université de Liège) és kollégái munkájának eredményeként most részletes betekintést nyerhetünk a hozzánk egyik legközelebbi nagytömegű csillag, a ζ Puppis csillagszelének szerkezetébe. A tanulmányozott röntgensugárzás a csillagszélben lassan, illetve gyorsan mozgó csomók ütközése révén keletkezik, melynek során azok több millió fokra melegszenek. Amint az egyedi csomók felmelegszenek, majd lehűlnek, az általuk kibocsátott röntgensugárzás intenzitása is változik. Ha csak kis számú, de nagy csomó van jelen, akkor az összegzett emissziójuk intenzitásának változása is nagy lehet. Ellenkezőleg, ha a fragmentumok száma nő, akkor egy kiválasztott csomó emissziójának változása kisebb hozzájárulást ad, így a teljes változás is kisebb lesz.

Fantáziarajz egy egyenletes anyageloszlású csillagszélről (bal oldal), illetve egy ζ Puppis-hoz hasonló nagytömegű csillag erősen fragmentált csillagszeléről, melyben sok százezer forró (vörös) és hideg (kék) csomó található (jobb oldal).
[ESA–C. Carreau/Nazé et al.]

A megfigyelésék szerint a ζ Puppis esetében a röntgenemisszió rövid, néhány órás időskálán nagyon stabilnak mutatkozott, ami azt sejteti, hogy a csillagszélben nagy számú csomó lehet jelen. A röntgensugárzás léte mindenképpen csomós szerkezetre utal, a kicsiny változékonyság azonban azt jelzi, hogy a csomók számának nagynak kell lenni. Meglepetésre azonban néhány napos időskálán váratlan változásokat detektáltak az emisszióban, ez viszont az előzőekkel ellentétben nagyméretű struktúrákra utal. Ezek talán spirálkarszerű, a csillagszél erősen fragmentált, a csillaggal együtt forgó komponensére szuperponálódó képződmények lehetnek. Nazé szerint a korábbi, különböző hullámhossz-tartományokban végzett vizsgálatok is jelezték már, hogy a nagytömegű csillagok csillagszelében az anyag eloszlása nem egyenletes, ezt most az XMM-Newton adatai is megerősítették, de sok százezer egyedi forró és hideg csomó létezésére is rámutattak, ez a szám pedig messze meghaladja a elméletek által előrejelzett értékeket. A megfigyelések helyes interpretálásához a csillagszelek jelentősen továbbfejlesztett modellje szükséges, amely figyelembe veszi a nagyléptékű emissziós struktúrákat éppúgy, mint a csillagszél jelentősen fragmentált komponensét.

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

Forrás:

• ESA Space Science News 2013.02.05.