Bolygókeletkezésre utaló forgószelet figyeltek meg

A Leideni Egyetem és az ELKH CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet (CSFK Csillagászati Intézet) csillagásza, Varga József vezeti azt a nemzetközi kutatócsoportot, amely a magyar közreműködéssel felépített chilei MATISSE műszer segítségével gázból és porból álló örvényt fedezett fel egy fiatal csillag körül. A kutatók szerint lehetséges, hogy a forgószélben egy születőfélben lévő bolygó is megbújik. A vizsgált HD 163296 jelű égitest egy sokat tanulmányozott fiatal csillag, amely a Földtől 330 fényév távolságra, a Nyilas csillagképben helyezkedik el. Korábban a csillag körül már három nagy exobolygó jelenlétére is találtak bizonyítékot, de azok jóval távolabb találhatók a most felfedezett negyedik, feltételezett bolygónál.

A HD 163296 csillag körüli porgyűrű vázlatos képe infravörös fényben Forrás: elkh.org

A kutatók 2019 márciusában és júniusában végzett észleléseik során a csillag körüli porkorong belső részét figyelték meg távcsöveikkel, amikor egy, a mi Napunk és a Föld közötti távolság mintegy harmadát kitevő méretű, meleg porszemcsékből álló gyűrűt észleltek. Meglepte őket, hogy a gyűrű egyik oldala sokkal fényesebb, mint a többi része. Ezt követően a korábbi mérésekkel összehasonlítva arra a következtetésre jutottak, hogy ez a fényes csomó kering a csillag körül, hozzávetőleg egy hónapos keringési idővel. A csillagászok számítógépes szimulációkkal is ellenőrizték azt a feltevésüket, miszerint ez a meleg porból álló csomó valójában egy örvény lehet. Az ilyen örvényekben nagyobb az anyag (gáz és por) sűrűsége és nyomása, mint a gyűrű többi részén, ami a jelenlegi bolygókeletkezési elméletek szerint tökéletes feltételeket teremt egy új planéta születéséhez. Egy bolygó kialakulásához ugyanis eredetileg a füsthöz hasonló apró szemcsékből álló porszemek kellenek. A porszemek összetapadnak, így egyre nagyobb szemcséket alkotnak, míg végül a gravitációs vonzás hatására bolygóvá állnak össze. A bolygókeletkezés folyamata számos ponton még nem tisztázott, ám a mostanihoz hasonló felfedezések közelebb visznek minket a Földhöz hasonló bolygók születésének a megértéséhez.

A kutatók a felfedezéshez vezető megfigyeléseiket a MATISSE-szal (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment – Többapertúrás Középinfravörös Spektroszkópiai Kísérlet) végezték. Ez a VLTI (Very Large Telescope Interferometer – Nagyon Nagy Teleszkóp Interferométer), ami a chilei Paranal hegyen elhelyezkedő Európai Déli Obszervatórium csillagvizsgálójában található távcsőhálózat újgenerációs műszere. A VLTI négy távcső fényét egyesíti, ennek köszönhetően egy akár 200 méteres átmérővel rendelkező virtuális távcsövet hoz létre. Ez azért szükséges, mert önmagukban még a mai legnagyobb, 10 méteres átmérőjű tükrös távcsövek sem tudnák felbontani a most felfedezett csillagkörüli gyűrűt, több távcső fényének egyesítésével viszont – a felbontás megnövelésével – ez lehetségessé válik. A MATISSE műszer a gyűrűben lévő por által hősugárzásként kibocsátott infravörös fényt érzékeli.

A HD 163296 csillag körüli porgyűrű vázlatos képe infravörös fényben
Fotó: elkh.org

A MATISSE nevű műszert nagyrészt francia, német, holland és osztrák kutatóintézetek együttműködésében építették, de létrehozásában részt vettek a CSFK Csillagászati Intézet mérnökei is. A magyar mérnöki hozzájárulás része volt többek között a műszer hőtani szimulációja az abszolút nulla fok közelében működő motorok által okozott hőterhelésre vonatkozólag, egy műszeregység kalibrációs kamerájának a megtervezése és Magyarországon történő legyártása, valamint a MATISSE szállítása során fellépő esetleges rezgések kiszámítása. A műszert 2017–2018 fordulóján szerelték fel a chilei távcsőrendszerre, és 2018-ban látta meg az „első fényt”, azaz ekkor irányították rá először egy égi objektumra. A magyar műszaki teljesítmény elismeréseként a CSFK Csillagászati Intézet kutatói garantált megfigyelési lehetőséget kaptak a műszeren, ennek keretében a nagy fényességváltozásokat mutató, úgynevezett eruptív fiatal csillagok vizsgálatát végezhetik el. Emellett Varga József, a CSFK csillagásza – aki jelenleg a Leideni Egyetemen dolgozik a MATISSE-csoport nemzetközileg elismert szakértőjeként – holland kollégáival együtt részt vesz a MATISSE csillagkeletkezést kutató nagy programjában. Ennek a nagy jelentőségű kutatásnak az első eredménye a HD 163296 csillag körüli korongban születő forgószél felfedezése.

A csillagászok számára a MATISSE-konzorcium első, valódi tudományos eredménye további csillagkeletkezési kutatások kezdetét jelenti. Egyik céljuk, hogy még több olyan csillagrendszert tanulmányozzanak, ahol a fiatal csillagot por- és gázkorong veszi körül, és ezáltal még jobban megértsék a Földhöz hasonló bolygók kialakulásának folyamatát. A kutatásban továbbra is részt vesz a CSFK Csillagászati Intézet Ábrahám Péter vezette kutatócsoportja is, amelynek munkáját az NKFIH négyéves alapkutatási pályázata segíti.

Az új eredményekről szóló cikket már elfogadta az Astronomy & Astrophysics szakfolyóirat; a publikáció, amelynek szerzőlistáján Varga József neve mellett két további magyar csillagász is szerepel, hamarosan megjelenik.

Az anyag teljes terjedelmében ITT olvasható.