Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció
Hogy születnek az óriáscsillagok?
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
Az ALMA megfigyelési adatai az egyik vizsgált hűvös molekuláris felhőről, a két nitrogén- és
egy deutériumatom alkotta dinitrogén-deutérium molekuláris ion (N2D+) emissziós sugárzása
alapján. Mint látható, a nagy kiterjedésű felhőben két nagyobb anyagcsomósodás indult be: a
jobb oldali, rendkívül fényes és közel gömbszimmetrikus magból valószínűleg egyetlen nagy
tömegű óriáscsillag fog képződni, míg a másik csomósodás eltorzultabb és szétszakadóban
lévő anyagából feltehetőleg több, kisebb tömegű csillag fog születni (ilyen jellegű
fragmentációt korábban már több csillagképző tartományban megfigyeltek).
KÉP: BILL SAXTON & ALEXANDRA ANGELICH (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
A 8 naptömegnél nagyobb tömegű óriáscsillagok keletkezése mostanáig komoly fejtörést okozott az asztrofizikusoknak: hogyan képesek ekkora tömegre szert tenni, miközben a megfigyelések szerint a Tejútrendszer csillagainak elsöprő többsége ennél jócskán kisebb tömegű? A rejtély kulcsát keresve egy nemzetközi csillagászcsoport a chilei Atacama-sivatagban felépült ALMA- (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array-) távcsőrendszerrel vizsgálta Tejútrendszerünk néhány nagyon sötét, hűvös és sűrű anyagfelhőjének magját, csillagok születésére utaló jeleket keresve bennük.
A kiválasztott infravörös sötét felhők (Infrared Dark Clouds: IDC néven számon tartott objektumok) tőlünk mintegy 10 ezer fényévre, a Sas (Aquila) és a Pajzs (Scutum) csillagképek irányában láthatók. Magjuk annyira sűrű és nagy tömegű, hogy bennük a gravitáció összehúzó ereje már felülmúlhatta a gáz ezzel ellentétes hatású nyomását, s ennek eredményeként megnyílt a lehetőség új, a Napéhoz közeli-tömegű csillagok keletkezésére. Ha a felhőben mégsem mutathatók ki ennek jelei, az azt sugallja, hogy valami különös dolog történik a felhő belsejében.
„Ha egy már elegendően nagy tömegű és sűrűségű anyagfelhőben nem indul be a csillagképződés, az azt jelzi, hogy valamilyen extra erő kiegyensúlyozza a gravitáció összehúzó hatását, s így lehetővé teszi, hogy a szokványosnál sokkal nagyobb mennyiségű anyag halmozódjon fel, s így a Naphoz hasonló csillagok képződésének egy méreteiben felnagyított változata valósuljon meg — mondta Jonathan Tan, a Floridai Egyetem (Gainesville) asztrofizikusa, az Astrophysícal Journalben megjelent beszámoló vezető szerzője. — Ebből arra lehet következtetni, hogy a Naphoz hasonló, illetve a nála sokkal nagyobb tömegű csillagok születése egy egyetemes mechanizmust követ, s köztük lényeges különbség csupán az anyafelhő méretében mutatkozik."
A Naphoz hasonló átlagos csillagok életüket nagyméretű molekuláris felhők sűrű, de viszonylag kis tömegű, hidrogénben, héliumban és nyomelemekben viszonylag gazdag régióiban kezdik. Miután egy kezdeti mag kicsomósodik a felhő belsejében, a környező gázból a gravitációs vonzás hatására egy akkréciós korongon keresztül egyre több anyag örvénylik a központi magba, majd miután ez a tömeg eléri azt a kritikus mennyiséget, amely a nukleáris fúzió beindulásához szükséges, megszületik a csillag. Az akkréciós korong maradványaiban később bolygók és egyéb kisebb égitestek (holdak, kisbolygók, üstökösök) képződhetnek.
Miközben ez a csillagkeletkezési modell, a megfigyelésekkel egybevágóan képes számot adni a csillagok elsöprő többségének születéséről, valami extra tényező szükséges, a nagyon nagy tömegű csillagok képződéséhez. „Valami olyan további erő-hatás, amely hosszabb időn át képes kiegyensúlyozni a gravitáció összehúzó hatását — ha nem így volna, a galaxisokat nagyjából azonos méretű csillagok népesítenék be — magyarázta Tan. — Alternatívaként az is felvetődött persze, hogy a nagyon nagy tömegű csillagok keletkezését egy teljesen más modell írhatja le, mint a Nap és a hozzá hasonló, illetve még kisebb csillagokét."
Ennek eldöntéséhez próbáltak olyan példákat keresni, amelyek közvetlenül felfedhetik a nagyon nagy tömegű csillagok születésének titkát. Ezért fordult figyelmük a nagy tömegű, sűrű, ám csillagok nélküli gázfelhők felé.
Az amerikai, brit és olasz csillagászokból álló kutatócsoport a milliméteres és szubmilliméteres hullám-hossztartományban működő (akkor még nem teljesen kiépült) ALMA-távcsőrendszerrel vizsgálta a kiválasztott felhők kémiai összetételét, s bennük a deutérium jelenlétére utaló jeleket. A hidrogén e nehezebb izotópjának koncentrációja ugyanis egyfajta hőmérőként méri a gázfelhő hőmérsékletét, illetve ezen keresztül egyúttal jelzi azt is, van-e csillag a felhőben. A deutérium azért alkalmas erre, mert hűvös körülmények közepette képes más atomokhoz kötődve bizonyos molekulákat alkotni, ám miután a környezetében kigyullad egy csillag és felmelegíti maga körül a gázt, a deutérium nagyon gyorsan átalakul közönséges hidrogénné, azaz a deutériumos molekulák eltűnnek.
Az ALMA megfigyelései kiadós mennyiségű deutériumot mutattak ki a vizsgált felhőkben, ami azt sugallta, hogy a felhők hűvösek és nem tartalmaznak csillagokat. Mivel azonban mind tömegük, mind sűrűségük alapján gravitációjuk bőven elegendő volt a kollapszus beindításához, ez egyúttal azt is bizonyította, hogy valamilyen ellenerő gátolja az összehúzódást, s ezáltal többletidőt biztosít az anyafelhő további növekedéséhez és anyag-felhalmozásához, ami végül nagyobb tömegű csillag születéséhez vezet. A kutatók azt vélelmezik, hogy a felhőben esetleg erőteljes mágneses mezők jöhettek létre, amelyek fékezik a gyors kollapszust. „Az ALMA megfigyelései alapján azonban megállapítható, hogy ezek a felhők lényegében csak méreteikben különböznek a Naphoz hasonló csillagok anyafelhőitől, azoknak tíz-százszoros arányban felnagyított változatai" — összegezte Tan.
A megfigyelések elvégzésekor az ALMA még nem épült ki teljesen, ám ez azóta megtörtént. A kutatók ezért azt remélik, hogy vele a jövőben elvégzendő további vizsgálatok még több részletre deríthetnek fényt nagy tömegű csillagok születésének titkairól.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
-------------
Forrás: https://public.nrao.edu/news/pressreleas ~ es/starless-cores
Kép: https://public.nrao.edu/images/non-gallery/2013/c-blue/12-20/ALMAStarlessCores_wBG_pr2013_nrao.jpg
http://www.messagetoeagle.com/images/massivesmallerstarsform02.jpg
68 ■ ÉLET ÉS TUDOMÁNY ■ 2014/3