2017.03.07. - Rönt­gen­ben is pul­zál a fé­nyes ce­fe­i­da

De­di­kált űr­táv­csö­ves prog­ram ke­re­té­ben fe­dez­ték fel, hogy a ce­fe­i­da vál­to­zó­csil­la­gok pro­to­tí­pu­sa, a δ Cep­hei a rönt­gen­tar­to­mány­ban is min­den al­ka­lom­mal ki­fé­nye­se­dik, ami­kor a csil­lag a leg­na­gyobb­ra tá­gul.

A ce­fe­i­da vál­to­zó­csil­la­go­kat a mai na­pig fi­gye­lem öve­zi (szá­mos ma­gyar ku­ta­tó ál­tal is), hi­szen ezek a csil­la­gok a koz­mi­kus tá­vol­ság­ská­la egyik leg­főbb alap­kö­vei. A tá­vol­ság­mé­rés­hez a fé­nyes­sé­gük és a pul­zá­ci­ós pe­ri­ó­du­suk kö­zöt­ti szo­ros össze­füg­gést hasz­nál­ják ki a csil­la­gá­szok: mi­nél fé­nye­sebb a csil­lag, an­nál hosszabb ide­ig tart, amíg fel­fé­nye­se­dik, majd el­hal­vá­nyul. A pon­to­sabb tá­vol­sá­gok­hoz te­hát na­gyon rész­le­te­sen ér­te­ni kell ma­gát a csil­lag­pul­zá­ci­ót és a ve­le kap­cso­lat­ban ál­ló fo­lya­ma­to­kat is a csil­lag­ban.

A δ Cep­hei csil­lag és kör­nye­ze­te az inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban. A csil­lag kö­rül az in­ter­sztel­lá­ris anyag­ba üt­kö­ző csil­lag­szél ál­tal kel­tett fej­hul­lám is fel­fe­dez­he­tő.
[NA­SA/JPL-Cal­tech/ M. Ma­ren­go]

En­nek ré­sze­ként nem csak lát­ha­tó fény­ben, ha­nem na­gyobb ener­gi­á­kon is ér­de­mes meg­vizs­gál­ni a Tej­út­rend­szer­ben ta­lál­ha­tó, hoz­zánk kö­ze­li ilyen pul­zá­ló óri­ás­csil­la­go­kat. Ame­ri­kai ku­ta­tók, Scott Eng­le és Ed­ward Gui­nan (Vil­la­no­va Uni­ver­sity) ve­ze­té­sé­vel, a Sec­ret Li­ves of Cep­he­ids (A Ce­fe­i­dák Tit­kos Éle­te) ne­vű prog­ram ke­re­té­ben, a cso­port pro­to­tí­pu­sát, a δ Cep­hei ne­vű csil­la­got vizs­gál­ták meg ala­po­sab­ban több űr­táv­cső se­gít­sé­gé­vel. A Hubb­le-űr­táv­cső ké­pes ult­ra­ibo­lya tar­to­mány­ban is meg­fi­gye­lé­se­ket vé­gez­ni, a Chand­ra és XMM-New­ton mű­hol­dak pe­dig rönt­gen­fényt de­tek­tál­nak.

A ku­ta­tók azt ta­lál­ták, hogy a δ Cep­hei fé­nyes­sé­ge pe­ri­o­di­ku­san vál­to­zik mind­két hul­lám­hossz-tar­to­mány­ban, még­hoz­zá a pul­zá­ci­ó­val meg­egye­ző ütem­ben. Csak­hogy míg az ult­ra­ibo­lya su­gár­zás min­dig ak­kor volt a leg­erő­sebb, mi­u­tán a csil­lag a leg­ki­sebb mé­re­té­re zsu­go­ro­dott, a leg­erő­sebb rönt­gen­je­let egy fél cik­lus­sal odébb, a leg­na­gyobb­ra ki­tá­gult fá­zist kö­ve­tő­en le­he­tett meg­fi­gyel­ni. A ket­tő te­hát jó eséllyel el­té­rő fi­zi­kai fo­lya­ma­tok­ból ered.

A δ Cep­hei fény­vál­to­zá­sai kü­lön­bö­ző hul­lám­hossza­kon, il­let­ve a csil­lag­fel­szín se­bes­sé­ge és az át­mé­rő vál­to­zá­sa (mo­dell­szá­mí­tá­sok alap­ján). Az össze­ha­son­lí­tás­hoz a szer­zők Kiss Lász­ló 1996-ban vég­zett (1998-ban pub­li­kált) ra­di­á­lis­se­bes­ség-mé­ré­se­it hasz­nál­ták fel.
[Eng­le és mt­sai, 2017]

Az UV-su­gár­zás ere­de­te már is­mert volt: ami­kor a csil­lag már nem tud job­ban össze­hú­zód­ni, az új­ra fel­me­le­ge­dő csil­lag­anyag hir­te­len el­kezd új­ra ki­tá­gul­ni. Ez egy lö­kés­hul­lá­mot in­dít meg ki­fe­lé a csil­lag­ból a fel­szín fe­lé, amely fel­for­ró­sít­ja ma­ga kö­rül az anya­got. Ahogy a lö­kés­hul­lám el­éri a fel­színt, az a fű­tés­től át­me­ne­ti­leg UV-fény­ben kezd vi­lá­gí­ta­ni.

A rönt­gen­ben tör­té­nő fel­fény­lés ere­de­te vi­szont rej­té­lye­sebb. A rönt­gen­su­gár­zást for­ró, leg­alább mil­lió kel­vin hő­mér­sék­le­tű plaz­ma és/vagy erős mág­ne­ses tér­ben moz­gó anyag tud lét­re­hoz­ni. A ku­ta­tók több hi­po­té­zist is fel­vet­nek, de a he­lyes vá­laszt csak to­váb­bi meg­fi­gye­lé­sek és el­mé­le­ti mo­del­lek ad­hat­ják majd meg. A hi­po­té­zi­sek:

- Ta­lán a lö­kés­hul­lám a fel­színt el­hagy­va hir­te­len ki­ér a csil­lag több nagy­ság­rend­del rit­kább lég­kö­ré­be (a csil­la­got kö­rül­ve­vő, lé­nye­gé­ben át­lát­szó, rit­ka gáz­bu­rok­ba), és ott je­len­tő­sen fel­gyor­sul­va ha­lad to­vább. A gyors lö­kés­hul­lám fel­fűt­he­ti a lég­kört annyi­ra, hogy az­tán a for­ró, mág­ne­ses plaz­ma rönt­gen­fényt bo­csás­son ki.

- Eset­leg a pul­zá­ció so­rán úgy vál­to­zik a csil­lag bel­ső szer­ke­ze­te, hogy a leg­na­gyobb mé­ret el­éré­sé­vel egy­ide­jű­leg a mág­ne­ses di­na­mó is fel­erő­sö­dik. A csil­lag idő­sza­ko­san erő­sebb mág­ne­ses te­ré­ben zaj­ló fo­lya­ma­tok, pél­dá­ul a mág­ne­ses át­kö­tő­dé­sek ilyen­kor szin­tén na­gyobb ener­gi­át tud­nak fel­sza­ba­dí­ta­ni.

- Az is le­het, hogy a csil­lag­nak fo­lya­ma­to­san meg­van az erős mág­ne­ses te­re, de azt az idő jó ré­szé­ben el­rej­ti elő­lünk a vas­tag kro­moszfé­ra (a fel­színt je­len­tő fo­to­szfé­ra és a rit­ka csil­lag­lég­kör köz­ti át­me­ne­ti ré­gió). Ami­kor a csil­lag a leg­na­gyobb­ra nő, ez a kro­moszfé­ra el­vé­ko­nyo­dik, és az ad­dig rej­tett mág­ne­ses je­len­sé­gek rö­vid idő­re kí­vül­ről is lát­ha­tó­vá vál­nak.

A rönt­gen­ben vég­zett meg­fi­gye­lé­sek - jó tu­do­má­nyos kí­sér­let­hez mél­tón - több új kér­dést ve­tet­tek fel, mint ahány ré­git meg­vá­la­szol­tak. A ku­ta­tók most to­váb­bi csil­la­gok meg­fi­gye­lé­sét ter­ve­zik, hogy meg­vizs­gál­ják, ho­gyan függ a je­len­ség a csil­la­gok egyes pa­ra­mé­te­re­i­től, mint a tö­me­gük vagy fé­nyes­sé­gük. A ce­fe­i­dák éle­te to­vább­ra is tar­to­gat tit­ko­kat.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• csil­lag­aszat.hu 2017.02.25.