Kozmikus porkorongok – por nélkül

Egy kutatócsoport fél tucat, az átlagosnál jóval hidegebb törmelékkorongot talált, amelyek sokkal kevesebb porszemcsét tartalmazhatnak, mint a hasonló képződmények.

A csillagok körüli törmelékkorongok nagy mennyiségű porból és a bolygófejlődés végéig el nem jutó testekből (planetezimálokból) álló övezetek. A mi Napunk körül is találhatóak ilyen képződmények: a fő kisbolygóöv és a Kuiper-öv. Az utóbbi években sok hasonló övezetet sikerült megfigyelni, becslések szerint a csillagok legalább 20 százaléka rendelkezhet törmelékkorongokkal. Ezek vizsgálata fontos lépés lehet a bolygórendszerek változatosságának megértésében.

Egy nemzetközi kutatócsoport dr. Alexander Krivov, a jénai Friedrich Schiller Egyetem vezetésével a közelmúltban hat, Napunkhoz hasonló csillag körül keringő, különleges törmelékkorong felfedezését jelentette be. A Herschel infravörös-űrtávcsővel talált övezetek egyrészt nagyobbak, mint a Kuiper-öv, másrészt szerfelett hidegek. Átlagos hőmérsékletük mínusz 250 Celsius-fok, ami messze a legalacsonyabb az eddig ismert törmelékkorongok között – összehasonlításképpen: a Kuiper-öv ezeknél mintegy 70 fokkal melegebb, egyes korongok pedig akár a szobahőmérsékletet is elérhetik.

Az extrém alacsony hőmérsékletek magyarázata egy további rejtélyhez vezet: ezekből a korongokból a feltevések szerint hiányoznak azok a kis méretű – néhány tized- és néhány mikrométer közé eső átmérőjű –, magasabb hőmérsékletű porszemcsék, amelyek jellemzően a nagyobb testek összeütközésekor jönnek létre. A kutatók számításai azt mutatják, hogy az újonnan talált korongokban az alkotóelemek mérete néhány milliméter és néhány kilométer közé esik. Ezeknél nagyobb testek nagy valószínűséggel nem keringenek a vizsgált csillagok körüli övezetekben; ebben az esetben a korongok ugyanis sokkal dinamikusabbak lennének, a testek nagyobb gyakorisággal ütköznének egymással, ami porszemcséket generálna.

A hat hideg törmelékkorongban minden bizonnyal elindultak a bolygókeletkezési folyamatok, de leállhattak, még mielőtt a kisbolygó- vagy törpebolygó-méretű testek kifejlődhettek volna. A kutatók eddig még nem találtak magyarázatot erre, de a hideg törmelékkorongok azt bizonyítják, hogy ilyen övezetek akár évmilliárdokon keresztül is fennmaradhatnak.

Bár a távoli infravörös tartományban érzékeny, működését nemrég befejező Herschel-űrtávcsövet kifejezetten az alacsony hőmérsékletű objektumok megfigyelésére tervezték, a hideg törmelékkorongok észlelése még ez űreszköz számára is komoly feladat volt. A kutatócsoport vezetője szerint azt sem lehet teljes mértékben kizárni, hogy amit a feltételezett korongok infravörös többletsugárzásának vélnek, az valójában a csillagok irányában látszó háttérgalaxisokból érkezik, de véleménye szerint ennek nagyon kicsi a valószínűsége.

A csillagászok a Herschel-űrtávcső leállása után sem hagynak fel a hideg törmelékkorongok vizsgálatával: a közeljövőben jóval többet is megtudhatunk ezekről a képződményekről, egyebek között a már részben működésbe lépett ALMA szubmilliméteres távcsőhálózat mérései segítségével. A Krivov és munkatársai friss eredményeit bemutató szakcikk The Astrophysical Journal folyóirat július 20-ai számában jelent meg.