2009.06.15. - Egy csillag születésének előrejelzése

Egy észlelési eredményeken és számítógéppel végzett modellszámításokon alapuló előrejelzés szerint a Barnard 68 jelű sötét felhőben 200 ezer éven belül várható egy csillag kialakulása és energiatermelésének beindulása.

A Kígyótartó csillagképben megfigyelhető Barnard 68 jelű sötét felhő távolsága körülbelül 400 fényév. A Tejútrendszerben található számtalan gáz- és porköd közül sok azért sötét, mert anyaguk részben vagy akár teljes egészében blokkolja a mögöttük lévő csillagok sugárzását. Körvonalaik emiatt erősen kirajzolódnak azon csillagok háttere előtt, melyek már kívül esnek az elnyelő por tartományán. Ezen sötét ködök közül az egyik legismertebb a B68.

A csillagkeletkezésre vonatkozó elméletek szerint a csillagok óriási, hideg molekulafelhők gravitációs összehúzódása során létrejövő csomósodásokból alakulnak ki, mikor azok sűrűsége és hőmérséklete eléri a termonukleáris fúzió beindulásához és tartós fennmaradásához szükséges értékeket. Annak ellenére, hogy a folyamat nagyvonalakban minden bizonnyal így megy végbe, sok még a tisztázatlan kérdés. Az Andreas Burkert (University Observatory Munich) és Joao Alves (Calar Alto Observatory) által végzett kutatás azonban segíthet néhány részlet megvilágításában.

A Barnard 68 jelű sötét felhő poranyaga teljesen elnyeli a mögötte lévő csillagok fényét, ezért sziluettje élesen kirajzolódik a fényes háttér előtt. A képen nem látható, de a közelben található kisebb felhővel történő ütközés 200 ezer éven belül egy csillag kialakulásához vezethet a B68 centrumában.
[European Southern Observatory]

Burkert és Alves szerint a csillagkeletkezéshez szükséges gravitációs instabilitás és a sűrűsödési gócok létrejöttének oka a molekulafelhők ütközése lehet. A B68 esetében konkrétan két felhő kölcsönhatásáról van szó, melynek következtében a B68 már a kezdeti instabilitás fázisában van, s csillagászati értelemben véve nagyon rövid időn belül - ez mindössze 200 ezer év - be is fog következni a gravitációs kollapszus, s az eddig teljesen intakt felhőben ki fog alakulni egy csillag. A B68 denzitogramjai (sűrűségtérképei) azt mutatják, hogy a hideg gázköd körülbelül 2 naptömegnyi anyagot tartalmaz, de a közelében van egy másik, mintegy tízszer kisebb tömegű felhő is, ami folyamatosan közeledik a B68-hoz, s jelenlegi relatív helyzetük nagyjából az ütközési fázis kezdetének felel meg.

Kétdimenziós pillanatfelvételek a 2,1 naptömegnyi nagy és a 0,21 naptömegnyi kicsi felhő összeütközésének háromdimenziós számítógépes szimulációjából. A színek a gázsűrűség logaritmusát kódolják, míg a nyilak a sebességteret adják meg. A bal felső kép t=0 után 0,9 millió évvel mutatja a két felhő állapotát, a maximális sebességérték 160 m/s, s a kis felhő alakja már kezd torzulni. A jobb felső ábra a B68 jelenlegi állapotának megfelelő, a szimuláció kezdete után 1,7 millió évvel fennálló állapotot mutatja. Az alsó ábrák az 1,95 és 2,1 millió éves helyzeteket tükrözik, a maximális sebességek 460 m/s és 4000 m/s. Ezeken az összeolvadás után már látszik a kollapszus beindulása és a nagysűrűségű mag kialakulása is.
[Burkert és Alves]

Elméletüket ellenőrizendő a két kutató szimulálta is a folyamatot a müncheni egyetem szuperszámítógépével. A modellben szereplő két ütköző felhő szeparációját 1 fényévnek vették, s a tömeg-, illetve sebességparaméterek megfeleltek a B68 és kisebb kísérője értékeinek. A számítások alapján kirajzolódott a két virtuális gázfelhő időbeli fejlődése. Az eredmények szerint a kisebb felhő körülbelül 1,7 millió év után hatolt be a nagyobbikba mintegy 370 m/s-os sebességgel. A modell azt is mutatta, hogy a kezdeti felállás stabilitása az idővel csökkent. Amikor a két globula teljesen összeolvadt, kialakultak a kollapszushoz és egy csillag keletkezéséhez szükséges sűrűség- és egyéb viszonyok. Tehát 200 ezer éven belül jó eséllyel jön létre egy új csillag a Naprendszertől nem is olyan távol.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2009.06.10.
• arXiv:0809.1457v1 [astro-ph]