2015.07.21. - Óriási étvágyú törpe

A Gaia űrszonda mérési programja közben egy érdekes és asztrofizikai szempontból fontos kettőscsillagot találtak: a kettős rendszerben a szupernóvává válás előtti egyik lényeges fejlődési fázis figyelhető meg.

Az Európai Űrügynökség 2013 decemberében felbocsátott Gaia nevű asztrometriai űrszondája tavaly nyáron kezdte meg tudományos programjának végrehajtását, amelynek keretében öt év alatt egymilliárd csillag helyzetét méri majd meg nagyon pontosan, és a mérési időszak során minden egyes objektumra 70-100 alkalommal tér vissza. Ezekből a mérésekből határozzák majd meg a vizsgált objektumok távolságát és térbeli mozgását. Természetesen ezekre az eredményekre még jó ideig várni kell, de a Gaia mérései "menet közben" is meglepetésekkel szolgálnak.

Fantáziakép az űrben tevékenykedő Gaia szondáról.
[ESA]

Mivel a nagyon pontos pozíciómérések közben a vizsgált objektumok fényességét is megállapítják, nyomon lehet követni, ha valamelyik égitest fényessége hirtelen megváltozik, ami a csillagászok számára rendkívül fontos információt jelent. Ha valamelyik mért égi objektum gyorsan felfényesedik (vagy elhalványodik), egy beépített szoftver azonnal jelez, és riasztást ad ki, hogy az érdeklődő hivatásos és amatőr csillagászok földi távcsövekkel azonnal elkezdhessék a szóban forgó égitest alaposabb vizsgálatát. A földi kiegészítő észlelésekben az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézete piszkéstetői távcsöveivel magyar csillagászok is részt vesznek.

Így került az érdeklődés homlokterébe a Gaia 14aae jelű objektum is, amikor 2014 augusztusában hirtelen felfénylett. Az ekkor rögtön kiadott észlelési felhívást követően kiderült, hogy az objektum rövid időn belül többször is kifényesedett. Az azóta elvégzett részletesebb vizsgálatokból kiderült, hogy az asztrofizikusok számára nagyon izgalmas csillagpárosról van szó, amelynek egyik tagja, egy fehér törpe nagy ütemben anyagot szív magába a társcsillagától. Az impulzusnyomaték megmaradásának törvénye miatt az anyag nem közvetlenül áramlik át az egyik csillagról a másikra, hanem egy ún. tömegbefogási (akkréciós) korongon át.

Fantáziakép a Gaia 14aae rendszerről.
[Marisa Grove/Institute of Astronomy]

A Cambridge-i Egyetem Csillagászati Intézetének tudósa, Heather Campbell által vezetett nemzetközi kutatócsoport megfigyeléseiből megállapították, hogy a hirtelen fényességváltozásokat az okozza, hogy a rendszer egyik tagja gyakorlatilag felfalja társát. A mohó étvágyú objektum egy idős csillag, ún. fehér törpe, amelyre a felfénylések idején rengeteg anyag zúdul. A rendkívül sűrű törpecsillag mérete akkora, mint a Földé, társának térfogata viszont 125-ször haladja meg a Napét, ugyanakkor a tömege a fehér törpe tömegének alig 1 százaléka.

A forró és tömör fehér törpe rendkívül erős gravitációs hatást gyakorol a társára. A két csillag kering egymás körül, és mivel a keringésük pályasíkja éppen a látóiránnyal párhuzamos, a két csillag időnként el is fedi egymást. A rendszer annyira "szoros", hogy keringési periódus mindössze 50 perc.

A fedés során bekövetkező elhalványodás fénygörbéje.
[Fraser/Hodgkin/Campbell/BINSIM]

A Kanári-szigeteken működő William Herschel-teleszkópra szerelt spektrográffal kapott színkép alapján kimutatták, hogy a Gaia 14aae rendszer rengeteg héliumot tartalmaz, viszont gyakorlatilag híján van a hidrogénnek, noha a hidrogén a leggyakoribb kémiai elem az univerzumban. A hidrogén hiánya alapján a Gaia 14aae a kataklizmikus változócsillagok ritka osztályába, az AM CVn típusú kettőscsillagok közé tartozik. Ez az első eset, hogy az ehhez a típushoz tartozó rendszerben a fehér törpe teljesen takarásba kerül.

A William Herschel-teleszkóp kupolája (a kép bal oldalán).
[Roque de los Muchachos Observatory]

Az AM CVn típusú rendszerek azért érdeklik különösen a csillagászokat, mivel azok alapján remélik megfejteni a modern asztrofizika egyik legnagyobb rejtélyét, azt, hogy mi váltja ki a kettőscsillagokban bekövetkező Ia típusú szupernóva-robbanást. Az ilyen robbanások a kozmikus távolságmeghatározásban is jól használhatók, mert a robbanáskor felszabaduló energia nagyjából azonos minden esetben. Így a robbanáskor észlelhető legnagyobb fényességből következtetni lehet az objektum (és az azt befogadó galaxis) távolságára.

A Gaia 14aae további vizsgálata arra is fényt deríthet, hogy a két csillag végül összeütközik-e, és az váltja ki a szupernóva-robbanást, vagy a fehér törpe teljesen felhabzsolja csillagtársát, és a megnövekedett tömegű fehér törpében következik be a robbanás. Az AM CVn típusú csillagok azért is fontosak, mert a nagyon gyors keringés miatt gravitációs hullámok forrásai lehetnek, amelyek kimutatására nagy erőfeszítéseket tesznek a kutatók.

A hírhez kapcsolódó két animáció:

- https://www.youtube.com/watch?v=IBd4-AcuYfw

- https://www.youtube.com/watch?v=a2j10mPK1qI

A maga nemében egyedülálló kettős rendszert ismertető tanulmányt az angol Monthly Notices of the Royal Astronomical Society közölte. A tanulmány szerzői között az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében működő Gaia-csoport képviselője, Szabados László is szerepel.

Forrás:

• www.csillagaszat.hu