2013.04.12. - Porkorongot detektáltak egy öregedő csillag bolygórendszerében

Az ESA Herschel infravörös űrteleszkópjával aszteroidák és üstökösök ütközéseiből létrejött porkorongot detektáltak egy bolygórendszerrel rendelkező K színképtípusú szubóriás csillag körül.

A hidrogén magban zajló termonukleáris fúziója által jellemzett több milliárd éves fázis után a Napunkhoz hasonló csillagok esetében a legegyszerűbb elem égése a centrum körüli héjakba tevődik át, miközben a csillag a vörös óriássá válás útján az ún. szubóriás állapotba fejlődik. Ezt a szakaszt a csillag bolygói, a körülötte keringő kisbolygók és üstökösök alkotta övek minden bizonnyal túlélik, eddig azonban egyértelműen nem sikerült megfigyelésekkel is igazolni a létüket. Az egyik lehetőség a kimutatásukra a kis égitestek ütközései által létrejött porkorongok keresése, mégpedig az infravörös sugárzásuk alapján.

Köszönhetően a Herschel űrteleszkóp távoli infravörös tartománybeli kivételes érzékenységének, egy kutatócsoportnak sikerült a κ Coronae Borealis csillag körül térben kiterjedt erős infravörös emissziót kimutatnia, ami éppen ilyen törmelékkorong jelenlétére utal. A tőlünk körülbelül 100 fényévre található csillag tömege a Napénak másfélszerese, kora pedig mintegy 2,5 milliárd év. Földi észlelésekből már korábban ismert volt, hogy van egy 2 jupitertömegű óriásbolygója, amely nagyjából a naprendszerbeli fő aszteroida-öv távolságában (2,8 csillagászati egység) kering körülötte. Valószínűleg még egy további planétával is rendelkezik, ennek tömege azonban nagyon bizonytalan. A kutatás vezetője, Amy Bonsor (Institute de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble) szerint ez az első "nyugdíjas" csillag, amelynek van legalább egy bolygója és porkorongot is sikerült kimutatni körülötte, ami tehát a csillag egész eddigi pályafutása alatt megmaradt. Ez azért különleges, mert Naprendszerünk esetében az ún. kései nagy bombázás időszakában - a Nap kialakulása után körülbelül 600 millió évvel - a törmelékkorong nagy része disszipálódott.

A κ CrB körüli törmelékkorong a Herschel űrteleszkóp PACS műszerének mérései alapján. A képen nem látható csillag a középpontban helyezkedik el. A bolygórendszer síkja a látóiránnyal körülbelül 30°-os szöget zár be.
[ESA/Bonsor és tsai]

Bonsor és munkatársai három, a Herschel-észlelésekkel összhangban álló lehetséges konfigurációt vázoltak fel a bolygókra és a porkorongra. Az első szerint a rendszerben egy törmelékkorong van, melynek szélei a csillagtól 20 és 220 csillagászati egység távolságokban húzódnak. (A Naprendszer esetében a megfelelő jeges törmelékkorong, a Kuiper-öv esetében ezek a távolságok 30 és 50 csillagászati egység.) Ebben a modellben a második bolygó 7 csillagászati egységnél valamivel távolabb kering a csillag körül, és a korong belső szélét ennek a gravitációs hatása alakítja. A modell egy másik változatában a diszkre mindkét kísérő jelentős hatással van, ami miatt az eloszlás olyan lesz benne, hogy a portermelődést eredményező ütközések legnagyobb ütemben 70 és 80 csillagászati egység között zajnak. Mindkét esetben arról van szó, hogy a széles törmelékkorongot egy vagy két bolygó alakítja. A harmadik lehetőség az, hogy a porkorong két vékonyabb övre oszlik, az egyik közepe 40, a másiké pedig 165 csillagászati egység körül van. Ez esetben a külső bolygó akár a kettő közötti résben is keringhet, ekkor azonban valószínűsíthető, hogy igazából bolygónál nagyobb objektumról, egy barna törpéről van szó.

A κ CrB rendszerének lehetséges konfigurációi a modellszámítások alapján. A bővebb magyarázatot lásd a szövegben.
[ESA/Bonsor és tsai]

Mivel ez az első eset, hogy egy szubóriás csillag körül bolygókat és törmelékkorongot is sikerült kimutatni, nyilván még nem lehet eldönteni, hogy a κ CrB rendszere mennyire különleges, ehhez további példák kellenének. Göran Pilbratt, a Herschel projekt egyik kutatója szerint az űrtávcső gazdag adatbázisa alapján kijelenthető, hogy vannak más, porkoronggal rendelkező szubóriások is, már csak azt kell kideríteni róluk, hogy keringenek-e körülöttük bolygók.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.04.09.