iPon Cikkek

A β Pictoris üstökösei

Dátum | 2014. 10. 30.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

1986-ban a 63 fényévnyire található β Pictoris nevű csillag észlelése közben Anne-Marie Lagrange és társai valami nagyon különösre lettek figyelmesek. A francia csillagász és kollégái azért figyelték a mindössze 23 millió éves csillagot, mert két évvel korábban egy másik kutatócsoport furcsa, infravörös derengést vett észre az égitest körül. Úgy tűnt, hogy a fény forrása egy óriási, forgó por- és gázkorong, amely nagyon hasonló ahhoz, amilyennek saját rendszerünk hajnalán a Nap protoplanetáris korongját képzelték a szakértők. Minden jel arra mutatott tehát, hogy a β Pictoris bolygórendszere formálódásának késői fázisában van, így a kutatók a továbbiakban kiemelt figyelmet fordítottak a rendszerre, annak reményében, hogy ennek vizsgálata során saját rendszerünk múltjába is betekintést nyerhetnek. Lagrange a korongon átsütő csillagfényt tanulmányozva nem várt mozgásokra lett figyelmes a por mélyén. Úgy tűnt, hogy időről időre furcsa, fényt elnyelő struktúrák táncolnak el a csillag előtt. A csillagász társai először azt hitték, hogy talán maga a csillag, és annak egyenetlen pulzálása állhat a háttérben vagy esetleg sűrűbb porcsomók takarják ki a fény egy részét, de egyik magyarázat sem tűnt valószínűnek a mért adatok fényében. Végül 1987-ben egy minden addiginál merészebb, de a rendelkezésre álló adatokat teljes mértékig megmagyarázó elmélettel álltak elő a kutatók: a csillagfényben észlelt zavarokat hatalmas, jeges objektumok okozzák, amelyek a központi égitest felé haladva anyagot dobnak le magukról. A magyarázatról azóta kiderült, hogy valóban igaz, vagyis Lagrange és társai évekkel az első extraszoláris bolygók felfedezése előtt felfedezték az exoüstökösök létezését. Lagrange szinte teljes pályáját a rendszer kutatásának szentelte, a β Pictoris-ból doktorált Alfred Vidal-Madjar tanítványaként, 2008-ban pedig annak a kutatócsoportnak a vezetőjeként dolgozott, amely felfedezte és optikai eszközökkel le is fényképezte a csillag körül keringő fiatal óriásbolygót, a β Pictoris b-t.
A csillag porkorongjának és üstököseinek felfedezése után három évtizeddel a rendszer továbbra is az égbolt legszorosabban megfigyelt pontjainak egyike. Lagrange csoportja és egy másik francia kutatócsoport a napokban újabb érdekességgel bővítette a β Pictoris-szal kapcsolatos információinkat, számba vették ugyanis a rendszer üstököseit, minden idők legalaposabb „népszámlását” végezve el, ami az exoüstökösöket illeti. A cenzushoz az Európai Déli Obszervatórium HARPS nevű spektrográfjának nyolc évnyi adatát használták fel, és ennek segítségével elképesztő mennyiségű − közel félezer − csillagsúroló üstököst azonosítottak a β Pictoris körül. Bár már más csillagok körül is találtak exoüstökösöket a szakértők, ekkora számban egyetlen rendszerben még soha senki sem kísérelte meg kategorizálásukat. „Nagyon fontos tanulmányról van szó, a szerzők elhivatottsága pedig egészen kivételes” – mondja Aki Roberge, a NASA csillagásza. A β Pictoris csillagsúroló üstököseinek létezéséről már nagyon régóta tudunk ugyan, de ilyen részletesen még senki sem próbálta meg számba venni ezeket a távoli, csillagászati léptékben kifejezetten aprónak tekinthető égitesteket, teszi hozzá a szakértő. Az üstökösök gázfelhőinek sebességét és méretét elemezve a szakértők arra is rájöttek, hogy az égitestek két jól elkülöníthető családba sorolódnak. A külső, lassabb, kiegyensúlyozottabb csoport nagyjából olyan távol kering a csillagtól, mint a Merkúr a Naptól. A belső csoport ennél jóval kaotikusabb: ennek tagjai még közelebbi pályákon keringenek, és sebességük változatos keretek közt mozog. Érdekes módon a külső csoport tagjai jóval több gázt termelnek, mint a belsők, pedig ennek pontosan az ellenkezőjét várnánk. Flavien Kiefer, a kutatás egyik résztvevője szerint ennek valószínűleg az lehet az oka, hogy a belső üstököscsalád idősebb, gáz- és porkészleteiből csaknem teljesen kifogyott égitestekből áll, míg a külső csoport fiatalabb, fényesebb és aktívabb objektumokból tevődik össze, amelyek egy nagyobb égitest fragmentálódása következtében nem túlságosan régen keletkeztek. A belső csoport tagjainak másik érdekessége, hogy keringésük ütemét a jelek szerint nagyban befolyásolja egy közeli, nagytömegű égitest jelenléte. Elképzelhető, hogy a csillagától kilenc csillagászati egységre keringő β Pictoris b gravitációja fejti ki hatását mozgásukra, de az is lehetséges, hogy egy másik, még felfedezésre váró bolygó rejtőzik rendszerben.
Kiefer elmondása szerint az adatok alapján kirajzolódó pályarezonancia nagyon hasonló képet mutat ahhoz, ahogy a Jupiter befolyásolja a Naprendszer égitestjeinek, és elsősorban a rövidperiódusú üstökösöknek a mozgását. „Olyan mintha saját csillagunk sokkal fiatalabb változatára tekintenénk, nem sokkal azt követően, hogy létrejöttek annak bolygói” – mondja a szakértő. Továbbra is rejtély azonban, hogy milyen égitestből keletkezhettek a külső üstökösöv tagjai. Kiefer szerint elképzelhető, hogy a belső öv egyik nagyobb üstököse a rendszer egyik bolygójának gravitációs hatására kihajítódott eredeti pályájáról, és a folyamat közben darabjaira hullott szét, friss por- és gázkészleteket téve hozzáférhetővé. Roberge véleménye szerint azonban az is lehetséges, hogy a külső csoport egy bolygóméretű objektumból keletkezett. Roberge 2013 elején tagja volt annak a kutatócsoportnak, amely a chilei ALMA rádiótávcső adatai alapján két óriási szénmonoxid-felhőt azonosított a β Pictoris rendszerének külső vidékein. A felhők pozíciója és alakja alapján a szakértők két magyarázattal álltak elő azok létezésére. Az egyik elképzelés szerint léteznie kell egy óriási, egyelőre láthatatlan bolygónak a rendszer peremén. A másik elmélet szerint a szénmonoxid-felhők két Marshoz hasonló méretű jeges égitest nemrégiben történt katasztrofális ütközése nyomán keletkeztek. Egy ilyen ütközés nyomán a törmelék egyes darabjai egy csapatnyi nagytömegű üstökös formájában elérhették a rendszer legbelső részeit is, vagyis lehetséges, hogy a külső üstököscsalád ennek az ütközésnek a nyomán került jelenlegi pályájára. Hogy ez utóbbi elmélet mennyire valószínűsíthető, azt az ütközés modellezésével és a gázfelhő viselkedésének további vizsgálatával igyekeznek megállapítani a szakértők.
Az égitestekkel kapcsolatban azok keletkezésén túl egy másik rejtély is felmerült. A sok éves megfigyelés ellenére egyelőre nem sikerült víz kimutatni az üstökösök környékén, pedig az általunk ismert kométák vízben gazdagok, nem véletlenül szokás koszos hógolyókként leírni őket. Ha a β Pictoris rendszerében is így lenne, a kutatóknak már észlelniük kellett volna a víz, vagy annak bomlástermékei, az oxigén és a hidrogén jelenlétét az üstökösök csóváiban. Azt persze senki sem tudja, hogy a más rendszerekben található üstökösökre mennyire jellemző a víz jelenléte, illetve egyelőre abban sem bizonyosak a kutatók, hogy mennyi vizet kellene tartalmazniuk az égitesteknek ahhoz, hogy a vegyület jelenléte a Földről is kimutatható legyen. Ha azonban a következő években sem sikerül vízre akadni a rendszerben, kénytelenek leszünk megbarátkozni a gondolattal, hogy ezek az üstökösök egészen mások, mint a Naprendszerben található rokonaik, mondja Kiefer. Elképzelhető, hogy vízjég helyett más anyagokból, például fagyott szén-dioxidból vagy szén-monoxidból tevődnek össze elsődlegesen. Ez némiképp rossz hír lenne a világűr más részein élet után kutató asztrobiológusok számára, hiszen az üstökösök gyakorlatilag a bolygóképződésből visszamaradt hulladékok, vagyis sokat elárulnak arról, hogy milyen nyersanyagokból épülnek fel az adott rendszer planétái. Kiefer és kollégái a közeljövőben közelebbről is meg akarják vizsgálni a β Pictoris egyik szomszédját, a HD 172555 katalógusjelű csillagot, amely szintén nagy számú exoüstökössel rendelkezik. Roberge és társai pedig egy nemrég felfedezett üstökösrajra koncentrálnak, amelyet nemrégiben fedeztek fel a 49 Ceti körül. „A nyolcvanas években álmomban nem gondoltam volna, hogy harminc évvel később még mindig β Pictoris titkait fogom kutatni” – mondja Lagrange, akinek doktori tanulmányai alatt többen is azt tanácsolták, hogy inkább keressen valami más témát magának. A kollégák többsége nagyon szkeptikusan fogadta az üstökös-teóriát, és nem tartották elképzelhetőnek, hogy lehetséges a Naprendszeren kívüli üstökösöket észlelni bolygónkról. Ekkor még csak egy nagyon szűk kör tudott arról, hogy saját rendszerünkben léteznek olyan üstökösök, amelyek annyira közel kerülnek a Naphoz, hogy annak hőjében elpárolognak. Nagyon boldog vagyok, hogy a β Pictoris üstökösei kiállták az idők próbáit, és egyre többet árulnak el magukról, folytatja a szakértő.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!