2014.10.28. - Bolygó után üstököscsaládokat is találtak a közeli fiatal csillag körül

Az ESO HARPS spektrográfjának mérései alapján francia csillagászok majdnem 500 egyedi üstököst azonosítottak a közeli β Pictoris csillag körül és azt is megállapították, hogy ezek két családba szerveződnek.

Az ESO 3,6 méteres távcsövén működő HARPS bolygókereső spektrográffal francia csillagászok csaknem 500 egyedi üstököst detektáltak a közeli β Pictoris csillag körül, a legnagyobb Naprendszeren kívüli üstökösszámlálást elvégezve így. A Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC) által vezetett kutatócsoport az is megállapította, hogy a kométák két különálló családba szerveződve keringenek: az egyikbe az idősebb, a csillagot már többször megkerülő üstökösök tartoznak, míg a másikba azok a fiatalabbak, amelyek valószínűleg egy vagy több nagyobb objektum nemrégiben bekövetkezett feldarabolódásából származnak. Kiefer szerint a β Pictoris nagyon különleges célpont, exoüstököseinek részletes analízise segíthet megérteni, hogy milyen folyamatok zajlanak a hozzá hasonló fiatal bolygórendszerekben.

Fantáziarajz a β Pictoris körül keringő üstökösökről.
[ESO/L. Calçada]

Közel harminc évvel ezelőtt vették észre először azokat a kicsiny fényváltozásokat a β Pictoris sugárzásában, amelyekről már akkor azt gondolták, hogy üstökösök csillag előtti áthaladása okozza őket. A néhány kilométer átmérőjű jeges üstökösmagok a csillaghoz közeledve hatalmas por- és gázcsóvákat fejlesztve elkezdenek szublimálni, párologni. Ezek a csóvák pedig elnyelik a rajtuk áthaladó csillagfény egy részét, így adva hírt magukról. Az üstökösök nagyon gyenge fénye egyébként beleveszik a csillag erős sugárzásába, ezért a Földről közvetlenül természetesen nem is fényképezhetők.

A β Pictoris közvetlen környezetét mutató, a közeli infravörösben készült felvételekből összeállított kompozit kép. A nagyon halvány részletek csak a csillag képének gondos levonása után váltak láthatóvá. A kép külső részét a porkorongon tükröződő fény rajzolja ki, amit 1996-ban észlelt az ESO 3,6 méteres távcsövén működő ADONIS műszer, míg a belső részt a VLT NACO műszerének 3,6 mikrométeres észlelései. A benne látható, nemrégiben felfedezett bolygó ezerszer halványabb a csillagnál, távolsága körülbelül 8-szorosa a Nap-Föld távolságnak. Ez 0,44 ívmásodperces szögtávolságnak felel meg, ekkorának látszana egy 1 eurós érme 10 kilométerről nézve. Mivel a bolygó még fiatal, hőmérséklete magas, mintegy 1200 °C körüli.
[ESO/A.-M. Lagrange et al.]

A β Pictoris üstököseinek vizsgálata során a kutatók több mint ezer, a HARPS műszerrel 2003 és 2011 között végzett észlelést analizáltak. A mintából 493 objektumot választottak ki, amelyek közül párról több, néhány órás mérés is született. Az adatok gondos elemzésével meg tudták határozni a gázcsóvák sebességét és méretét, illetve néhány pályaelemet - a fél nagytengelyt, az excentricitást és az inklinációt - is sikerült származtatni.

Az exobolygó-rendszer több száz üstökösének vizsgálata nagyon érdekes eredményre vezetett. Kiderült, hogy a β Pictoris körül az exokométák legalább két, jól elkülöníthető családba rendeződnek. Az egyikbe azok az idősebb objektumok tartoznak, amelyek mozgását a rendszer a csillagtól körülbelül 1 milliárd kilométerre keringő óriásbolygója kontrollálja, míg a másikba azok, amelyek egy vagy több nagyobb test közelmúltbeli feldarabolódásából származnak. Különböző üstököscsaládok a Naprendszerben is léteznek.

Az ESO VLT-n működő NAOS-CONICA adaptív optikás műszeregyüttessel a β Pictoris b-t a csillag két, átellenes oldalán is sikerült már lefényképezni 2003-ban és 2009-ben. Az ellipszissel jelölt legvalószínűbb pálya mérete a legkisebb azon bolygókéi közül, amelyekről rendelkezünk direkt felvétellel.
[ESO/A.-M. Lagrange]

Az első családba tartozó üstökösök jelentősen különböző pályákkal rendelkeznek, aktivitásuk pedig kicsi, kevés gázt és port bocsátanak ki. Ez arra utal, hogy a csillagot már többször megkerülték, miközben anyaguk nagy része már elpárolgott. Ráadásul a pályaelemeik azt mutatják, hogy rezonanciában állnak egy nagy tömegű bolygóval, amelynek ez alapján a csillagtól nagyjából 700 millió kilométerre kell keringeni, közel ahhoz a régióhoz, ahol a β Pictoris b-t felfedezték.

A második család tagjai sokkal aktívabbak és közel azonos pályákon keringenek, ami arra utal, hogy az eredetük közös: valószínűleg egy nagyobb, szétszakadt objektum darabjairól van szó, amelyek a csillaghoz közel keringenek. A közel azonos üstököspályákra a Naprendszerben is van példa: a Kreutz család tagjai az 1994. júliusában a Jupiterbe csapódott Shoemaker-Levy 9 üstökös darabjai.

Kiefer összegzése szerint ez az első olyan nagymintás statisztika elemzés, amelynek során nagy számú exoüstökös fizikai és pályaparamétereit sikerült meghatározni. Ez pedig jelentős előrelépés lehet azon folyamatok megértésében, amelyek 4,5 milliárd évvel ezelőtt az éppen kialakult Naprendszert is formálták.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2014. október 23-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1432 - Science Release