2012.11.02. - Hol­ly­woo­di mód­sze­rek­kel vizs­gál­ták a csil­lag­ke­let­ke­zést

Az MPIA ku­ta­tói, köz­tük hon­fi­tár­sunk, Ba­log Zol­tán hol­ly­woo­di szu­per­pro­duk­ci­ók­ban is al­kal­ma­zott szá­mí­tó­gé­pes mód­szer­rel vizs­gál­ták a ta­lán leg­is­mer­tebb po­ten­ci­á­lis csil­lag­ke­let­ke­zé­si te­rü­le­tet, a Bar­nard 68 sö­tét mo­le­ku­la­fel­hőt.

A Max Planck Ins­ti­tu­te for Ast­ro­nomy ku­ta­tó­i­nak ve­ze­té­sé­vel az EPoS (Ear­li­est Phas­es of Star for­ma­ti­on) pro­jekt két cso­port­ja is a csil­lag­ke­let­ke­zés leg­ko­ráb­bi fá­zi­sa­it vizs­gál­ta az ESA Her­schel inf­ra­vö­rös űr­te­lesz­kóp­já­nak mé­ré­sei alap­ján egy olyan szá­mí­tó­gé­pes el­já­rás se­gít­sé­gé­vel, me­lyet ed­dig in­kább hol­ly­woo­di kassza­si­ke­rek utó­mun­ká­la­tai so­rán hasz­nál­tak, mint a csil­la­gá­szat­ban. A mun­ka ered­mé­nye­ként si­ke­rült elő­ál­lí­ta­ni­uk a kis­tö­me­gű csil­la­gok po­ten­ci­á­lis ke­let­ke­zé­si he­lye­ként is­mert Bar­nard 68 (B68) je­lű po­ros mo­le­ku­la­fel­hő há­rom­di­men­zi­ós tér­ké­pét, ugyan­ak­kor a B68-nál jó­val na­gyobb tö­me­gű mo­le­ku­la­fel­hők elem­zé­sé­vel egy ko­ráb­ban nem ész­lelt ob­jek­tum­osz­tályt is azo­no­sí­tot­tak, mely­nek pél­dá­nyai a nagy­tö­me­gű csil­la­gok szü­le­té­sé­nek leg­ko­ráb­bi elő­jel­zői.

Az egyik cso­port Mark­us Ni­el­bock (MPIA) ve­ze­té­sé­vel a kis­tö­me­gű csil­la­gok ke­let­ke­zé­sét vizs­gál­va a Op­hi­u­chus csil­lag­kép­ben meg­fi­gyel­he­tő Bar­nard 68 je­lű sö­tét köd (glo­bu­la) rész­le­tes elem­zé­sét vé­gez­te el a Her­schel inf­ra­vö­rös űr­te­lesz­kóp ki­vé­te­les ér­zé­keny­sé­ge ál­tal nyúj­tott le­he­tő­sé­ge­ket a leg­in­kább hol­ly­woo­di szu­per­pro­duk­ci­ók vi­zu­á­lis ef­fekt­je­it lét­re­ho­zó cé­gek ál­tal hasz­nált szá­mí­tó­gé­pes el­já­rás­sal kom­bi­nál­va, mely­nek ered­mé­nye­ként elő tud­ták ál­lí­ta­ni a fel­hő há­rom­di­men­zi­ós mo­dell­jét. Az el­já­rás az ún. su­gár­kö­ve­tés (ray-tra­cing), mellyel a CGI ipar fo­torea­lisz­ti­kus ob­jek­tu­mo­kat, egész je­le­ne­te­ket, sőt ma már komp­lett fil­me­ket is lét­re tud hoz­ni. Je­len eset­ben a ku­ta­tás cél­ja­i­ra Ralph La­un­hardt (MPIA) ál­tal imp­le­men­tált meg­va­ló­sí­tá­sa a Bar­nard 68 fel­hőn be­lül kü­lön­bö­ző hul­lám­hossza­kon ki­bo­csá­tott su­gár­zás kö­ve­té­sét se­gí­tet­te a B68 egy egy­sze­rű­sí­tett 3D-s sű­rű­ség- és hő­mér­sék­let-el­osz­lá­si mo­dell­jé­re ala­poz­va. Az ered­mény sze­rint a Bar­nard 68 jól szi­mu­lál­ha­tó egy, a Tej­út­rend­szer fő­sík­já­nak irá­nyá­ból ér­ke­ző, nem egyen­le­tes in­ten­zi­tás­el­osz­lá­sú kül­ső su­gár­zás ál­tal fű­tött el­nyú­ló fila­ment kon­den­zá­ci­ó­já­val. Ar­ra uta­ló je­le­ket is ta­lál­tak a ku­ta­tók, hogy a B68 ép­pen egy má­sik fel­hőfrag­men­tum­mal üt­kö­zik - en­nek lé­te­zé­sét már egy há­rom év­vel ez­előt­ti ta­nul­mány is fel­ve­tet­te -, ami a fel­hő kol­lap­szu­sá­hoz és né­hány kis­tö­me­gű csil­lag ki­ala­ku­lá­sá­hoz ve­zet­het a kö­vet­ke­ző né­hány száz­ezer év so­rán.

A Bar­nard 68 sö­tét fel­hő ha­mis­szí­nes ké­pei a Her­schel űr­te­lesz­kóp­pal a tá­vo­li inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban rög­zí­tett fel­vé­te­lek alap­ján. Azt, hogy a fel­hő a kü­lön­bö­ző hul­lám­hossza­kon más­ként néz ki, a nem egyen­le­tes in­ten­zi­tás-el­osz­lá­sú kül­ső meg­vi­lá­gí­tás okoz­za. A fel­hő jobb al­só sar­ká­ban egy izo­lált ob­jek­tum nyo­mai is fel­is­mer­he­tők, ez egy fel­hőfrag­men­tum le­het, ami ép­pen üt­kö­zik a B68-al. A fel­vé­te­lek hul­lám­hossza 100, 160, 250 és 350 mik­ron, a bí­bor és a kék szí­nek a ki­sebb, a vö­rös és a fe­hér szí­nek a na­gyobb inf­ra­vö­rös in­ten­zi­tá­so­kat kó­dol­ják.
[MPIA / M. Ni­el­bock]

A mo­le­ku­la­fel­hők kö­zött a Bar­nard 68 a ki­seb­bek kö­zé tar­to­zik, egy ilyen mé­re­tű fel­hő­ben leg­fel­jebb né­hány kis­tö­me­gű csil­lag jö­het lét­re. An­nak ki­de­rí­té­sé­re, hogy a na­gyobb, leg­alább két nap­tö­me­gű csil­la­gok mi­ként ke­let­kez­nek, a má­sik, Sa­rah Ra­gan (MPIA) ál­tal ve­ze­tett cso­port 45 nagy mo­le­ku­la­fel­hő­nek a Her­schel PACS ka­me­rá­ja ál­tal rög­zí­tett ké­pét vizs­gál­ta. Ezek a komp­le­xu­mok szá­mos, a ki­ala­ku­lás fá­zi­sá­ban lé­vő ob­jek­tu­mot, ún. pro­to­csil­la­got tar­tal­maz­nak, me­lyek kö­zül a fi­a­ta­lab­bak sok­kal ha­té­ko­nyab­ban ál­cáz­zák ma­gu­kat, mint az idő­seb­bek. A Her­schel ér­zé­ke­nyebb mű­sze­rei elől azon­ban ke­vés­bé tud­nak el­rej­tőz­ni, mint pél­dá­ul a Spi­tzer űr­te­lesz­kóp ka­me­rái elől, így a Her­schel-ada­tok alap­ján si­ke­rült a leg­fi­a­ta­labb és leg­fej­let­le­nebb pro­to­csil­la­go­kat azo­no­sí­ta­ni.

Az IRDC316.72+0.07 jel­zé­sű mo­le­ku­la­fel­hő ha­mis­szí­nes ké­pe. A "+" szim­bó­lu­mok pro­tosztel­lá­ris ma­go­kat je­löl­nek, olyan te­rü­le­te­ket, ahol már meg­in­dult a gra­vi­tá­ci­ós kol­lap­szus, de az új csil­lag még nem ala­kult ki. Ez az el­ső al­ka­lom, hogy csil­lag­ke­let­ke­zé­si fo­lya­mat ilyen ko­rai fá­zi­sát si­ke­rült ész­lel­ni. A fel­vé­tel a Her­schel PACS mű­sze­ré­vel ké­szült, a há­rom szín há­rom kü­lön­bö­ző hul­lám­hosszt kó­dol: a kék a 70, a zöld a 100, a vö­rös pe­dig a 160 mik­ro­nost.
[MPIA / S. Ra­gan]

Az új ész­le­lé­sek az is­mert pro­to­csil­la­gok szá­mát 330-ról kö­zel 500-ra nö­vel­ték és egy új fel­is­me­rés­hez is ve­zet­tek: a ku­ta­tók azo­no­sí­tot­tak egy új ob­jek­tum­tí­pust, olyan sű­rű, mind­össze 15 kel­vin hő­mér­sék­le­tű ré­gi­ó­kat, me­lyek még nem mu­tat­nak pro­to­csil­lag je­len­lé­té­re uta­ló je­le­ket, így ezek a te­rü­le­tek va­ló­szí­nű­leg köz­vet­le­nül a csil­lag­ke­let­ke­zés be­in­du­lá­sa előt­ti utol­só, na­gyon rö­vid fá­zis­ban van­nak, a fo­lya­mat vár­ha­tó­an ke­ve­sebb mint ezer év múl­va el­in­dul ben­nük. Ta­nul­má­nyo­zá­suk el­en­ged­he­tet­len­nek tű­nik a csil­la­gok ki­ala­ku­lá­sá­nak meg­ér­té­sé­hez.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cik­kek az Ast­ro­nomy & Ast­rophy­sics c. fo­lyó­irat­ban je­len­tek meg.

For­rás:

• MPIA Sci­en­ce Re­le­a­se 2012.10.30.