2014.02.14. - Mi­ért lesz­nek aszim­met­ri­ku­sak a pla­ne­tá­ris kö­dök?

A nagy­tö­me­gű csil­la­gok szu­per­nó­va­ként fe­je­zik be pá­lya­fu­tá­su­kat, míg a ki­seb­bek éle­tük vé­gén pla­ne­tá­ris kö­dö­ket hoz­nak lét­re. Nagy kér­dés azon­ban, hogy mi az oka ezen ob­jek­tu­mok nagy­fo­kú aszim­met­ri­á­já­nak.

Ha egy csil­lag tö­me­ge na­gyobb a Na­pé­nak kö­rül­be­lül nyolc­szo­ro­sá­nál, ak­kor éle­te vé­gén szu­per­nó­va­ként fog fel­rob­ban­ni. Az en­nél ki­sebb tö­me­gű­ek pá­lya­fu­tá­sa nem ek­ko­ra ka­tak­liz­má­val zá­rul, a vég­ered­mény azon­ban nem ke­vés­bé lát­vá­nyos: gyö­nyö­rű szí­nek­ben pom­pá­zó por- és gáz­bur­kot dob­nak le ma­guk­ról, egy pla­ne­tá­ris kö­döt hagy­nak hát­ra, amely az­tán pár tíz­ezer éves idő­ská­lán szét­osz­lik a kör­nye­ző in­ter­sztel­lá­ris tér­ben. Né­hány év­ti­zed­del ez­előt­tig azt gon­dol­tuk, hogy ezek a kö­dök nagy­já­ból gömb­szim­met­ri­ku­sak, a mo­dern meg­fi­gye­lé­sek sze­rint azon­ban ez nem így van, a pla­ne­tá­ris kö­dök bi­po­lá­ris gáz- és por­ki­áram­lá­sok mi­att gyak­ran aszim­met­ri­kus ala­kot mu­tat­nak. Nagy kér­dés azon­ban az, hogy egy, a fej­lő­dé­se so­rán alap­ve­tő­en gömb­szim­met­ri­kus csil­lag mi­ként tud egy je­len­tő­sen aszfé­ri­kus pla­ne­tá­ris kö­döt lét­re­hoz­ni. Eric Black­man (Uni­ver­sity of Ro­ches­ter) és ta­nít­vá­nya ezt a prob­lé­mát vizs­gál­ta meg el­mé­le­ti ol­dal­ról, és ar­ra a kö­vet­kez­te­tés­re ju­tot­tak, hogy a nagy­ener­gi­á­jú anyag­ki­áram­lá­sok csak szo­ros ket­tős­csil­la­gok - vagy egy csil­lag­ból és nagy­tö­me­gű boly­gó­kí­sé­rő­jé­ből ál­ló pá­rok - kom­po­nen­se­i­nek köl­csön­ha­tá­sa kö­vet­kez­té­ben jö­het­nek lét­re.

Ha a ki­sebb tö­me­gű csil­la­gok mag­já­ban el­fogy a hid­ro­gén, el­kez­de­nek fel­fú­vód­ni és a HRD-n az ún. aszimp­to­ti­kus óri­ás­ág­ra (Asymp­to­tic Gi­ant Branch, AGB) ke­rül­nek. Ez a fá­zis leg­fel­jebb száz­ezer évig tart a csil­lag éle­té­ben, és az utol­só gömb­szim­met­ri­kus ál­la­po­tot je­len­ti egy kis­tö­me­gű csil­lag fej­lő­dé­sé­ben. Az el­kép­ze­lés sze­rint ek­kor az AGB csil­la­gok egy ré­sze, pon­to­sab­ban a je­len­tő­sen ki­tá­gult kül­ső ré­gi­ó­ik két el­len­té­tes jet ki­ala­ku­lá­sá­val aszfé­ri­kus­sá vál­hat­nak (pre-pla­ne­tá­ris köd ál­la­pot), ami az­tán örök­lő­dik a lét­re­jö­vő pla­ne­tá­ris köd­re is. Black­man sze­rint a kez­de­ti aszim­met­ria azon­ban csak ak­kor áll­hat elő, ha az AGB csil­lag nem ma­gá­nyos, ha­nem egy ket­tős rend­szer egyik kom­po­nen­se. Ez eset­ben a ki­áram­lá­so­kat pél­dá­ul a kí­sé­rő­re egy tö­meg­át­adá­si ko­ron­gon ke­resz­tül transz­por­tált anyag táp­lál­ja. Az akk­ré­ci­ós disz­kek lét­re­jöt­té­re több­fé­le for­ga­tó­könyv is lé­te­zik - ezek mind­egyi­ké­ben két csil­lag vagy egy csil­lag és egy nagy­tö­me­gű boly­gó sze­re­pel -, vá­lasz­ta­ni azon­ban ne­héz kö­zü­lük, mi­vel az a rész, ahol a ko­rong for­má­ló­dik, na­gyon kis szög­át­mé­rő­jű ah­hoz, hogy a mai te­lesz­kó­pok­kal fel­bont­ha­tó, így köz­vet­le­nül meg­fi­gyel­he­tő le­gyen. Black­man és hall­ga­tó­ja, Scott Lucc­hi­ni ar­ra vol­tak kí­ván­csi­ak, hogy a ki­áram­lá­sok tág és gyen­gén köl­csön­ha­tó ket­tős rend­sze­rek­ben is ki­ala­kul­hat­nak-e, vagy a kom­po­nen­sek­nek szo­ros kap­cso­la­tot ered­mé­nyez­ve na­gyon kö­zel kell ke­rin­ge­ni­ük egy­más­hoz.

A Hubb­le-űr­táv­cső fel­vé­te­le a Pup­pis csil­lag­kép­ben meg­fi­gyel­he­tő, 5 ezer fény­év tá­vol­ság­ban ta­lál­ha­tó pre-pla­ne­tá­ris Záp­to­jás-köd­ről (Rot­ten Egg Ne­bu­la).
[NA­SA/ESA & Va­len­tin Bu­jar­ra­bal (Ob­ser­va­to­rio Ast­ro­no­mi­co Na­ci­o­nal, Spa­in)]

A pre-pla­ne­tá­ris és pla­ne­tá­ris kö­dök ki­áram­lá­sa­it ta­nul­má­nyoz­va Black­man és Lucc­hi­ni össze tud­ták kap­csol­ni a jet-eket anyag­gal el­lá­tó akk­ré­ci­ós fo­lya­mat ener­gia- és im­pul­zus­ér­té­ke­it a ki­áram­lá­sok meg­fe­le­lő pa­ra­mé­te­re­i­vel: a tö­meg­át­adá­si ko­rong­ba ke­rü­lő anyag gra­vi­tá­ci­ós po­ten­ci­á­lis ener­gi­át ve­szít, mely­nek egy ré­sze az­tán a jet-ek moz­gá­si ener­gi­á­já­ban és im­pul­zu­sá­ban je­le­nik meg. A két ku­ta­tó meg­ha­tá­roz­ta azt a mi­ni­má­lis ener­gi­át és tö­me­get, me­lyet az akk­ré­ci­ós fo­lya­mat­nak pro­du­kál­nia kell ah­hoz, hogy a meg­fi­gye­lé­sek­kel össze­egyez­tet­he­tő tu­laj­don­sá­gú ki­áram­lá­sok jöj­je­nek lét­re. A szük­sé­ges ér­té­ke­ket az­tán össze­ha­son­lí­tot­ták az akk­ré­ci­ós mo­del­lek ál­tal szol­gál­ta­tot­tak­kal, ez alap­ján pe­dig azt ta­lál­ták, hogy csak két mo­dell-tí­pus jö­het szó­ba, mind­ket­tő­ben szo­ros ket­tő­sök sze­re­pel­nek.

Az el­ső mo­dell­ben ("Ro­che lobe over­flow") a kí­sé­rő olyan kö­zel van, hogy az ún. Ro­che-tér­fo­ga­tát ki­töl­tő AGB csil­lag ki­tá­gult lég­kö­ré­nek egy ré­szét egy akk­ré­ci­ós ko­ron­gon ke­resz­tül el­szív­ja. A má­sik mo­dell­ben ("com­mon en­vel­ope") a kí­sé­rő még kö­ze­lebb van, annyi­ra, hogy tel­jes egé­szé­ben az AGB csil­lag at­mosz­fé­rá­já­ban mo­zog, az­az a két ob­jek­tum egy kö­zös bu­rok­ban he­lyez­ke­dik el. Eb­ben az eset­ben a kí­sé­rő kö­rül is ki­ala­kul­hat a tö­meg­át­adá­si ko­rong az AGB csil­lag­tól el­szí­vott anyag­ból, de a for­dí­tott me­net is el­kép­zel­he­tő. Mind­két mo­dell fo­lya­ma­tai ké­pe­sek ele­gen­dő ener­gi­át és im­pul­zust az ész­lelt pa­ra­mé­te­rek­kel ren­del­ke­ző ki­áram­lá­sok­ba pum­pál­ni.

A pre-pla­ne­tá­ris és a pla­ne­tá­ris kö­dök kü­lön­bö­ző okok mi­att lát­ha­tók: az előb­bi­ek csak ref­lek­tál­ják a fényt, míg az utób­bi­ak anya­guk io­ni­zá­ci­ó­ja és re­io­ni­zá­ci­ó­ja mi­att vi­lá­gí­ta­nak. A pre-pla­ne­tá­ris kö­dök­ben az elő­ző­ek alap­ján két jet do­bó­dik ki, ezek por­anya­ga ma­guk­ban a ki­áram­lá­sok­ban kép­ző­dik, amint azok tá­gul­nak és hűl­nek, és a for­ró cent­rum fé­nye va­ló­já­ban eze­ken a por­ré­szecs­ké­ken ref­lek­tá­ló­dik, szó­ró­dik. Az el­kép­ze­lé­sek sze­rint az előb­bi ál­la­pot­ból ki­fej­lő­dő, im­már "pre-" nél­kü­li pla­ne­tá­ris kö­dök anya­gát pe­dig az AGB csil­lag sza­bad­dá vá­ló for­ró mag­já­nak in­ten­zív ult­ra­ibo­lya su­gár­zá­sa ger­jesz­ti és kész­te­ti vi­lá­gí­tás­ra.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Monthly No­ti­ces of the Ro­yal Ast­ro­no­mi­cal So­ci­ety c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg.

For­rás:

• Sci­en­ce­Da­ily 2014.02.12.