2015.12.01. - Hatásos fogyókúra túlsúlyos csillagoknak

A VY Canis Majoris hiperóriás csillagról adaptív optikával készített rendkívül részletes felvételekből az is kiderült, hogyan veszít hatalmas tömeget a góliát élete legutolsó szakaszában, mielőtt szupernóvaként elpusztulna.

A VY Canis Majoris vörös hiperóriás az egyik legnagyobb csillag a Tejútrendszerben. Tömege a Napénak 30-40-szerese, luminozitása pedig 300.000-szeresen múlja felül csillagunkét. Jelenlegi fejlődési állapotában - élete vége felé járva - annyira felfúvódott, hogy ha a Nap helyébe képzeljük, még a Jupiter pályáján is túlnyúlna. A csillagról készült új felvételeket az ESO VLT távcsőrendszerén működő SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) műszerrel rögzítették, amelynek adaptív optikai rendszere a korábbiaknál tökéletesebb képkorrekciót tesz lehetővé. Ennek eredményeként a nagyon fényes források közvetlen környezetéről is készíthetők részletgazdag képek, az elérhető felbontást csak a diffrakció korlátozza: a SPHERE műszer ZIMPOL üzemmódjában olyan felvételeket szolgáltat, mintha a Földnek nem is lenne légköre.

Az új vizsgálat során a képek a látható tartományban készültek, míg a korábbi adaptív optikás felvételek a közeli infravörös tartományban. Az elméletileg elérhető maximális felbontásnak és a rövidebb hullámhossznak köszönhetően a képek sokkal élesebbek, mint az eddigi VLT-felvételek. (A VLTI interferométerrel még ennél is jobb térbeli felbontás érhető el, az azonban nem közvetlen képet rögzít.) A SPHERE-felvételek világosan mutatják, hogy a ragyogó VY Canis Majoris hogyan világítja meg a körülötte található anyagfelhőt. A Peter Scicluna (Academia Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics, Taiwan) által vezetett kutatócsoport azonban nem csak a csillagot övező por- és gázfelhő mélyére tudott bepillantani, de azt is megfigyelhették, hogyan szóródik és polarizálódik a csillagfény a felhő anyagán, ez pedig kulcsfontosságú volt a por egyébként nehezen felderíthető tulajdonságainak meghatározásában.

A VY Canis Majoris körüli porfelhő a VLT/SPHERE műszer felvételén. A csillag a kitakaró korong mögött helyezkedik el, a kereszt pedig a korong tartószerkezete által okozott műtermék.
[ESO]

A polarizációs észlelések gondos elemzése arra a következtetésre vezetett, hogy a porszemcsék viszonylag nagyok, átmérőjük mintegy 0,5 mikrométer. Emberi léptékkel mérve ez persze nagyon kicsi, de körülbelül 50-szerese a csillagközi térben található porszemcsék átlagos méretének. Felfúvódásuk során a nagy tömegű csillagok jelentős mennyiségű anyagot veszítenek, a VY Canis Majoris felszínéről minden évben 30 földtömegnyi por és gáz távozik a környező űrbe. Ez az anyagfelhő a csillag felrobbanását megelőzően kifelé mozog, a robbanáskor azonban a por egy része megsemmisül, a maradékot pedig a lökéshullám kifújja a csillagközi térbe. A szupernóva-robbanáskor keletkező nehezebb elemekkel keveredve ebből az anyagból alakul ki a csillagok következő generációja, körülöttük pedig az új bolygók.

Mostanáig nem volt teljesen világos, hogy az óriáscsillagok légkörének külső rétegeit mi fújja az űrbe a csillag szupernóvaként történő felrobbanását megelőzően. A legvalószínűbb mechanizmusnak a sugárnyomás tűnt, a fotonok azonban csak kis impulzust képesek átadni, így a hatásosságához nagy felülettel rendelkező, azaz viszonylag nagy méretű porszemcsék szükségesek. Nem lehetnek azonban túlságosan nagyok (nagy tömegűek) sem, mert ekkor a fotonok által átadott impulzus csak nagyon kis sebességre gyorsíthatja azokat. A kutatók által a VY Canis Majoris körül észlelt porszemcsék mérete azonban éppen megfelelő, azaz effektíven nyelik el a sugárzást, az így kapott impulzus pedig elég nagy sebességet is eredményez. Scicluna és munkatársainak tanulmánya tehát megerősíti az elképzelést, hogy a hiperóriások életük végső szakaszában bekövetkező tömegvesztéséért a sugárnyomás által kifelé hajtott porszemcsék sokasága a felelős.

A VY Canis Majoris szupernóva-robbanása csillagászati értelemben rövid idő, várhatóan néhány százezer éven belül be fog következni. A Földről nézve minden bizonnyal látványos jelenség lesz - fényessége elérheti a Holdét -, a földi bioszférára azonban nem fog veszélyt jelenteni.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• eso1546 - Science Release