2013.03.19. - Le­ta­gad­hat­ja ko­ra egy ré­szét a leg­öre­gebb csil­lag

A Hubb­le űr­te­lesz­kóp leg­újabb mé­ré­sei alap­ján a leg­idő­sebb is­mert csil­lag még­sem öre­gebb, mint az Uni­ver­zum, új be­csült ko­ra an­nak hi­bá­ját is fi­gye­lem­be vé­ve már össze­egyez­tet­he­tő a Vi­lág­egye­te­mé­vel.

A Mér­leg csil­lag­kép­ben meg­fi­gyel­he­tő 7 mag­ni­tú­dós, ép­pen a vö­rös óri­ás­sá fej­lő­dés ko­rai fá­zi­sá­ban tar­tó, HD 140283 ka­ta­ló­gus­je­lű ob­jek­tum a leg­idő­sebb is­mert csil­lag, annyi­ra öreg, hogy ko­rá­val né­mi za­vart is okoz, hi­szen so­ká­ig úgy tűnt, hogy az na­gyobb a Vi­lág­egye­te­mé­nél, már­pe­dig a lo­gi­kánk sze­rint sen­ki, sem­mi nem le­het idő­sebb a szü­lő­jé­nél. A Hubb­le űr­te­lesz­kóp ada­tai alap­ján vég­zett leg­újabb becs­lés sze­rint a HD 140283 ko­ra 14,5±0,8 mil­li­árd év, ami a hi­ba­ha­tárt is fi­gye­lem­be vé­ve már össze­egyez­tet­he­tő az Uni­ver­zum más, füg­get­len mé­ré­sek­ből (tá­gu­lá­si ütem, mik­ro­hul­lá­mú hát­tér­su­gár­zás, ra­dio­ak­tív bom­lás) 13,8 mil­li­árd év­re be­csült ko­rá­val. Jó év­ti­zed­del ez­előtt az el­té­rés még na­gyobb volt, ak­kor a csil­la­got 16 mil­li­árd éves­nek gon­dol­ták. Az el­lent­mon­dás fel­ol­dá­sá­ra há­rom le­he­tő­ség kí­nál­ko­zott: vagy a koz­mo­ló­gi­ánk rossz, vagy a kor­becs­lés mö­gött ál­ló aszt­ro­fi­zi­ka, vagy a csil­lag tá­vol­sá­ga. Ho­ward Bond (Penn Sta­te Uni­ver­sity; STS­cI) és mun­ka­tár­sai ez utób­bi­ra gya­na­kod­tak - nyil­ván ez a leg­ké­zen­fek­vőbb is -, ezért eb­ben az irány­ban kezd­tek el vizs­gá­lód­ni.

A HD 140283 ka­ta­ló­gus­je­lű csil­lag a Mér­leg csil­lag­kép­ben már bi­no­ku­lár­ral is meg­fi­gyel­he­tő.
[A. Fu­jii and Z. Le­vay (STS­cI)]

A Ma­tu­zsá­lem­nek is ne­ve­zett HD 140283 már több mint egy év­szá­za­da is­mert a csil­la­gá­szok előtt, mi­vel na­gyon gyor­san mo­zog az égen. A nagy saj­át­moz­gás ar­ra utal, hogy csak át­me­ne­ti­leg tar­tóz­ko­dik a szom­széd­sá­gunk­ban. A ga­lak­ti­kus fő­sí­kon át­ve­ze­tő pá­lyá­ja a Tej­út­rend­szert kö­rül­ve­vő öreg csil­la­gok ha­ló­já­ból in­dult, és vég­ső so­ron oda is fog vissza­tér­ni. A szár­ma­zá­sát már a múlt szá­zad öt­ve­nes éve­i­ben fel­is­mer­ték az alap­ján, hogy a ga­lak­ti­kus kör­nye­ze­tünk­ben el­he­lyez­ke­dő csil­la­gok­kal össze­ha­son­lít­va alig tar­tal­maz ne­héz ele­me­ket, ez pe­dig a leg­el­ső csil­lag­ge­ne­rá­ci­ók ti­pi­kus tu­laj­don­sá­ga. Ké­sőbb, a ko­rong­ban ki­ala­kult csil­la­gok - mint a Nap is - már szá­mot­te­vő mennyi­sé­gű, az el­ső csil­lag­ge­ne­rá­ci­ók ál­tal lét­re­ho­zott és ha­lá­luk­kor a csil­lag­kö­zi tér­be pum­pált fé­met tar­tal­maz­nak. A Ma­tu­zsá­lem­nek te­hát az Uni­ver­zum éle­té­nek na­gyon ko­rai sza­ka­szá­ban kel­lett ki­ala­kul­nia, ami­kor az in­ter­sztel­lá­ris kö­zeg még nem "szennye­ző­dött" ne­héz ele­mek­kel. (A HD 140283 fém­tar­tal­ma mind­össze 250-ed ré­sze a Na­pé­nak.)

Bond és mun­ka­tár­sai a Ma­tu­zsá­lem pa­ral­la­xi­sát mér­ték a Hubb­le se­gít­sé­gé­vel. A csil­la­gá­sza­ti tá­vol­ság­mé­rés­re elő­ször Fried­rich Bes­sel ál­tal 1838-ban hasz­nált el­já­rás lé­nye­ge, hogy egy vizs­gált csil­lag a Föld Nap kö­rü­li ke­rin­gé­se tü­kör­ké­pe­ként az év kü­lön­bö­ző sza­ka­i­ban egy ki­csit más irány­ban lát­szik, ál­ta­lá­nos eset­ben egy el­lip­szist ír le az ég­göm­bön, en­nek a fél nagy­ten­ge­lyét hív­juk pa­ral­la­xis­nak. Ez a szög, amely alatt a csil­lag­ról a Föld pá­lyá­já­nak fél nagy­ten­ge­lye lát­szik. Ha a pa­ral­la­xis szö­gét ív­má­sod­perc­ben ad­juk meg, ak­kor en­nek re­cip­roka a csil­lag tá­vol­sá­gát szol­gál­tat­ja par­szek­ben (pc, 1 par­szek = 3,26 fény­év). A Nap­rend­szer­hez leg­kö­ze­leb­bi csil­lag, a Pro­xi­ma Centa­u­ri pa­ral­la­xi­sa 0,75 ív­má­sod­perc kö­rü­li, az­az a tá­vol­sá­ga 1,3 pc (kb. 4,2 fény­év). Rög­tön lát­szik, hogy még a szom­szé­dunk­ban ta­lál­ha­tó csil­la­gok ese­té­ben is mi­lyen kis szög­ér­ték­ről van szó. A pa­ral­la­xi­son ala­pu­ló tá­vol­ság­meg­ha­tá­ro­zás al­kal­maz­ha­tó­sá­gá­nak te­hát az szab ha­tárt, hogy mi­lyen kis szö­get tu­dunk mér­ni és mi­lyen pon­tos­ság­gal. Ha ren­del­ke­zé­sünk­re áll a tá­vol­ság­adat, an­nak se­gít­sé­gé­vel meg­ha­tá­roz­hat­juk a csil­lag ab­szo­lút fé­nyes­sé­gét, ami vi­szont alap­ve­tő fon­tos­sá­gú a kor becs­lé­sé­hez.

A kö­ze­li csil­la­gok­nak a tá­vo­li­ak szol­gál­tat­ta hát­tér­hez kép­es­ti, a Föld Nap kö­rü­li ke­rin­gé­sét tük­rö­ző éves el­moz­du­lá­sá­nak mé­ré­sé­vel meg­ha­tá­roz­ha­tó a csil­lag tá­vol­sá­ga.
[NA­SA, ESA, and A. Fe­ild (STS­cI)]

A HD 140283 pa­ral­la­xi­sát ko­ráb­ban az ESA Hipp­ar­cos mes­ter­sé­ges hold­ja is mér­te, en­nek hi­bá­ja vi­szont a csil­lag kor­becs­lé­sé­nél már 2 mil­li­árd éves pon­tat­lan­sá­got ered­mé­nye­zett. A Bond és kol­lé­gái ál­tal a Hubb­le mű­sze­re­i­nek (Fi­ne Gui­dance Sen­sors) se­gít­sé­gé­vel el­vég­zett po­zí­ció­mé­ré­se­ken ala­pu­ló pa­ral­la­xis-ér­ték gya­kor­la­ti­lag ugyan­az, mint a Hipp­ar­cos ál­tal meg­ha­tá­ro­zott, a hi­bá­ja azon­ban mind­össze ötö­de. A 190,1 fény­éves tá­vol­ság­adat így a kor­becs­lés hi­bá­ját is ötö­dé­re re­du­kál­ta. A szá­mí­tá­sok mö­gött ál­ló aszt­ro­fi­zi­kai meg­gon­do­lá­sok új ele­me, hogy a pri­mor­di­á­lis hé­li­um a ko­ráb­ban gon­dolt­nál mé­lyebb­re dif­fun­dál­ha­tott a csil­lag mag­já­ba, így ott ke­ve­sebb, a ter­mo­nuk­le­á­ris fú­zió alap­anya­gá­ul szol­gá­ló hid­ro­gén állt ren­del­ke­zés­re, ami azt je­len­ti, hogy a csil­lag gyor­sab­ban hasz­nál­ta az üzem­anya­gát, vég­ső so­ron pe­dig fi­a­ta­labb az ed­dig gon­dolt­nál.

Emel­lett a csil­lag­ban az oxi­gén és a vas ará­nya is ma­ga­sabb az elő­re­jel­zett­nél, ami szin­tén ki­sebb kor­ra utal. Bond úgy vé­li, hogy a to­váb­bi oxi­gén­tar­ta­lom-mé­ré­sek még job­ban re­du­kál­ni fog­ják az ér­té­ket, mi­vel az elő­ző­ek alap­ján a csil­lag­nak ak­kor kel­lett ki­ala­kul­nia, mi­kor a Vi­lág­egye­tem már gaz­da­gabb volt oxi­gén­ben. A fel­ső ha­tár csök­ken­té­se pe­dig már egy­ér­tel­mű­en az el­fo­gad­ha­tó tar­to­mány­ba tol­ja a csil­lag ko­rát.

Fan­tá­zia­rajz a 190,1 fény­év­re lé­vő Ma­tu­zsá­lem­ről. Mi­vel a leg­idő­sebb is­mert csil­lag nincs na­gyon messze tő­lünk, po­zí­ci­ó­já­ból is­me­rős csil­la­go­kat, csil­lag­ké­pe­ket lát­hat­nánk. A kis­sé más pers­pek­tí­va mi­att az Ori­on ugyan már nem ha­son­lít a Föld­ről lát­ha­tó alak­já­ra, de a Be­tel­ge­use és a Ri­gel, il­let­ve az övét al­ko­tó csil­la­gok is azo­no­sít­ha­tók, csak­úgy, mint a Si­ri­us, a Capel­la, az Al­de­ba­ran és a Ple­já­dok. A Nap eb­ből a tá­vol­ság­ból kö­rül­be­lül 7 mag­ni­tú­dós len­ne, ép­pen a sza­bad sze­mes ha­tár alatt.
[NA­SA, ESA, and A. Fe­ild and F. Sum­mers (STS­cI)]

A HD 140283 hosszú éle­te so­rán sok minden­nek le­he­tett ta­nú­ja. Va­ló­szí­nű­leg egy ősi tör­pe­ga­la­xis­ban szü­le­tett, me­lyet 12 mil­li­árd év­vel ez­előtt szét­szag­ga­tott a Tej­út­rend­szer ár­apály-ere­je. A csil­lag en­nek a kan­ni­ba­lisz­ti­kus ese­mény­nek kö­szön­he­ti nagy pá­lya­haj­lá­sát, mely­nek kö­vet­kez­té­ben 1,3 mil­lió km/h se­bes­ség­gel ha­lad el a szom­széd­sá­gunk­ban. Saj­át­moz­gá­sa (0,13 mil­li­ív­má­sod­perc/óra) olyan nagy, hogy mind­össze más­fél ezer év­re van szük­sé­ge ah­hoz, hogy a te­li­hold át­mé­rő­jé­nek meg­fe­le­lő sza­kaszt át­szel­jen az ég­bol­ton, az el­moz­du­lá­sát a Hubb­le fo­tog­ra­fi­ku­san pe­dig már né­hány óra alatt ér­zé­kel­ni tud­ja.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg.

For­rás:

• STS­cI-2013-08