2017.04.21. - Ütközések következtében képződhet a gáz a törmelékkorongokban

Japán kutatók szerint a fiatal csillagokat övező törmelékkorongokban megfigyelhető gáz magukban a diszkekben keletkezhetett, mégpedig az ott zajló ütközési folyamatok eredményeként.

Sok fiatal, de szintén nagy számú "középkorú" csillagot is ún. törmelékkorong övez (ilyen például az Oort-felhő a Naprendszer körül), amelyekről úgy gondoljuk, hogy a bolygórendszer-keletkezés maradványai. Az utóbbi időben rádiócsillagászati megfigyelésekkel - többek között magyar kutatók, például Kóspál Ágnes és Moór Attila munkájának eredményeként is - számos ilyen korongban gáz, elsősorban szénmonoxid jelenlétét mutatták ki, de egyelőre nem teljesen világos, hogyan is került az oda. Magyarázatként két fő hipotézis létezik: az egyik szerint a gáz még abból az ősi felhőből maradt vissza, amelyikből a csillag is kialakult, míg a másik azt feltételezi, hogy a gázkomponens a korongban bekövetkező ütközések eredményeként jött létre.

A probléma megoldására a RIKEN Star and Planet Formation Laboratory kutatói (Ibaraki University és Nagoya University) a szén emissziós vonalait kísérelték meg kimutatni törmelékkoronggal rendelkező csillagoknál, mivel ezek detektálása értékes információval szolgálhat a gáz eredetéről. Alapesetben a szén a korongokban molekuláris formában, a szénmonoxid összetevőjeként található meg. A központi csillag ultraibolya sugárzásának hatására a CO molekulák atomjaikra disszociálnak, de az így szabaddá váló szén a molekuláris hidrogén mint katalizátor segítségével általában újra szénmonoxiddá rekombinálódik. Ha azonban nincs elegendő hidrogén, a rekombináció nem megy végbe, és a szén atomos állapotban marad.

Fantáziarajz a törmelékkorongokban az ütközések hatására bekövetkező gázképződésről.
[RIKEN]

Az Aya Higuchi által vezetett csoport a Chilében működő 10 méteres ASTE (Atacama Submillimeter Telescope Experiment) szubmilliméteres antennát használta két fiatal csillag, a 49 Ceti és a β Pictoris esetében a törmelékkorongok feltérképezésére atomos szén emissziós színképvonalai után kutatva. Ezeket a méréseket aztán összevetették a szintén Chilében üzemelő ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszer CO-térképeivel. Higuchi elmondása szerint az első meglepetés az volt, hogy a szubmilliméteres hullámhosszon először elvégzett mérés eredményeként sikerült kimutatni az atomos szén nyomát a két csillag körüli törmelékkorongban. A második, még nagyobb meglepetés pedig az, hogy annak szénmonoxidhoz viszonyított aránya körülbelül egy nagyságrenddel nagyobb, mint a molekulafelhőkben és diffúz ködökben mért érték.

A szokatlanul magas C/CO arányból adódó következtetés az előzőek alapján tehát az, hogy legalább ebben a két rendszerben kevés a molekuláris hidrogén ahhoz, hogy hatékonyan segítse a szén visszaalakulását szénmonoxiddá. Mivel a protoplanetáris felhőket alkotó gáz nagy része hidrogén, hiánya a két rendszer esetében arra utal, hogy a korongok gáztartalma nem ún. primordiális, azaz csillagközi eredetű, hanem a korongon belüli ütközési folyamatok eredményeként létrejött ún. másodlagos komponens. A gáz eredetének teljes tisztázásához természetesen még további, fiatal csillagok körüli korongokra vonatkozó mérések szükségesek, az azonban Higuchi szerint már most látszik, hogy az eredmény segíthet annak megértésében, a protoplanetáris korongok miként fejlődnek törmelékkorongokká.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2017.04.12.