2015.06.10. - Rö­vid ak­ti­vi­tá­si cik­lu­sok Kep­ler-ada­tok­ban

Az MTA CSFK CSI ku­ta­tói a ro­tá­ci­ós pe­ri­ó­dus vál­to­zá­sá­ból ki­lenc ké­sői szín­kép­tí­pu­sú, de gyor­san for­gó csil­lag­nál mu­tat­ták ki ak­ti­vi­tá­si cik­lus je­len­lé­tét a Kep­ler-űr­te­lesz­kóp ada­tai alap­ján.

A csil­la­gok ak­ti­vi­tá­si cik­lu­sá­val a szü­le­tő ak­tív ré­gi­ók csil­lag­raj­zi szé­les­sé­ge is vál­to­zik. Mi­vel a csil­lag­fel­szín kü­lön­bö­ző szé­les­sé­ge­ken más-más se­bes­ség­gel fo­rog, ez a vál­to­zás a mért for­gá­si pe­ri­ó­dus vál­to­zá­sá­ból ki­mu­tat­ha­tó. Az MTA CSFK CSI ku­ta­tói e mód­szert al­kal­maz­va 9 gyor­san for­gó, ké­sői spekt­rál­tí­pu­sú csil­lag ese­té­ben mu­tat­ták ki ak­ti­vi­tá­si cik­lus je­len­lé­tét a Kep­ler-űr­táv­cső ada­ta­i­ban.

A Nap ak­ti­vi­tá­sa köz­vet­le­nül be­fo­lyá­sol­ja a föl­di éle­tet, még ha ez a tény a hét­köz­na­pok­ban csak csil­la­gunk ak­ti­vi­tá­sá­nak ma­xi­mu­ma­kor (mos­ta­ná­ban), vagy el­sza­ba­dult fan­tá­zi­á­jú for­ga­tó­könyv­írók ka­taszt­ró­fa­film­je­i­ben je­le­nik meg a mé­di­á­ban. En­nek egyik meg­je­le­né­se az ak­ti­vi­tá­si cik­lus, amely a Nap­nál egy kö­rül­be­lül 11 éves (a mág­ne­ses pó­lu­so­kat is fi­gye­lem­be vé­ve 22 éves) pe­ri­ó­dust je­lent. Eh­hez ha­son­ló cik­lu­so­kat más csil­la­go­kon is is­me­rünk, eze­ket szisz­te­ma­ti­ku­san az 1960-as évek­től kezd­ték ku­tat­ni a Mt. Wil­son ég­bolt­fel­mé­rés ke­re­té­ben, ahol a csil­lag­ak­ti­vi­tás egyik fon­tos in­di­ká­to­rát, a csil­lag­spekt­rum kal­ci­um H és K ré­gi­ó­já­nak emisszi­ó­ját vizs­gál­ták az egy év­ti­ze­de­ken át­íve­lő adat­gyűj­tés so­rán.

A Nap 11 éves ak­ti­vi­tá­si cik­lu­sa a rönt­gen­tar­to­mány­ban a ja­pán Yoh­koh mű­hold 1991. au­gusz­tus 31. és 2001. szep­tem­ber 6. kö­zött vég­zett meg­fi­gye­lé­sei alap­ján.
[Yoh­koh / ISAS and NA­SA]

Nap­ja­ink egyik leg­pon­to­sabb fo­to­met­ri­ai mű­sze­re a Kep­ler-űr­táv­cső, amely több, mint száz­ezer csil­lag­ról ké­szí­tett ko­ráb­ban so­sem lá­tott pon­tos­sá­gú fény­gör­bé­ket négy és fél éven ke­resz­tül. Mi­vel az is­mert leg­rö­vi­debb ak­ti­vi­tá­si cik­lu­sok nagy­já­ból egy éves pe­ri­ó­du­sú­ak, ké­zen­fek­vő­nek tű­nik, hogy a Kep­ler-űr­táv­cső ada­ta­i­ban is ke­res­sünk ha­son­ló­kat.

A hely­zet azon­ban nem ennyi­re egy­sze­rű. Az űr­ben ké­szült fo­to­met­ri­ai mé­ré­sek, bár rend­kí­vül pon­to­sak, hosszú tá­vú inst­ru­men­tá­lis tren­dek­kel ter­hel­tek, pél­dá­ul hő­mér­sék­le­ti in­ga­do­zá­sok­nak kö­szön­he­tő­en. Ezért olyan ho­mo­gén, meg­bíz­ha­tó adat­sort, amely több ne­gye­det ölel fel (a Kep­ler-ada­to­kat ne­gyed­éven­ként te­szik el­ér­he­tő­vé), igen ne­héz elő­ál­lí­ta­ni. A fény­gör­bék fel­dol­go­zá­sá­nak egyik lé­pé­se ál­ta­lá­ban ezek­nek a hosszú tren­dek­nek az el­tá­vo­lí­tá­sa. Így azon­ban min­den, he­tes-hó­na­pos idő­ská­lá­nál hosszabb, a csil­lag össz­fé­nyes­sé­gé­ből szár­ma­zó in­for­má­ció el­ve­szik, a cik­lu­sok fel­de­rí­té­sé­hez rend­sze­rint hasz­nált vál­to­zá­sok­kal együtt (az ak­ti­vi­tá­si cik­lust jel­lem­ző­en a tel­jes fé­nyes­ség, az­az a tel­jes folt­fe­dett­ség vál­to­zá­sá­ból mu­tat­ják ki).

Az ak­ti­vi­tá­si cik­lus egy má­sik tu­laj­don­sá­ga az ak­tív te­rü­le­tek csil­lag­raj­zi szé­les­sé­gé­nek cik­lus­sal pár­hu­za­mos vál­to­zá­sa: a Nap­nál a cik­lus ele­jén jel­lem­ző­en 30 fo­kos szé­les­sé­gen, míg a cik­lus vé­gén in­kább az egyen­lí­tő tá­ján emel­ked­nek fel­szín­re a fol­tok. Ezt a vi­sel­ke­dést ál­ta­lá­ban egy "pil­lan­gó-di­ag­ram­nak" ne­ve­zett áb­rán szok­ták szem­lél­tet­ni. El­mé­le­ti mo­del­lek sze­rint ez nem csak a Na­pon, ha­nem más spekt­rál­tí­pu­sú és for­gá­si se­bes­sé­gű csil­la­gok­ra is jel­lem­ző vi­sel­ke­dés. Eb­ben az eset­ben azon­ban a pil­lan­gó-di­ag­ram sok­kal ke­vés­bé em­lé­kez­tet pil­lan­gó­ra, a szár­nyak össze­mo­sód­nak, és jó­val szű­kebb szé­les­ség­tar­to­mány­ba cso­por­to­sul­nak.

A mo­del­lek sze­rint azon­ban a jel­lem­ző folt­szé­les­ség más csil­la­go­kon is ván­do­rol az ak­ti­vi­tá­si cik­lus­sal, és ez a csil­lag­fel­szín dif­fe­ren­ci­á­lis ro­tá­ci­ó­ja mi­att (a csil­lag­fel­szín kü­lön­bö­ző szé­les­sé­ge­ken más-más se­bes­ség­gel for­dul kör­be, a Nap ese­té­ben az egyen­lí­tői rész gyor­sab­ban fo­rog a pó­lu­sok­nál) re­mé­nye­ink sze­rint ki is mu­tat­ha­tó: a kü­lön­bö­ző szé­les­sé­gű csil­lag­fol­tok az ak­ti­vi­tá­si cik­lus­sal más for­gá­si pe­ri­ó­dust mu­tat­nak.

Mi­vel az ak­ti­vi­tá­si cik­lus hossza a for­gá­si pe­ri­ó­dus­tól függ, vagy­is a gyor­san for­gó csil­la­gok rö­vi­debb ak­ti­vi­tá­si cik­lust mu­tat­nak, az MTA CSFK CSI ku­ta­tói, Vi­da Krisz­ti­án, Oláh Ka­ta­lin és Sza­bó Ró­bert olyan ké­sői tí­pu­sú ak­tív csil­la­go­kat ke­res­tek, ame­lyek for­gá­si pe­ri­ó­du­sa fél-egy nap kö­zött van, az­az a ko­ráb­ban ma­gyar­or­szá­gi mű­sze­rek­kel meg­fi­gyelt, kö­rül­be­lül egy éves cik­lust mu­ta­tó csil­la­gok­hoz ha­son­lí­ta­nak. A Kep­ler adat­bá­zi­sá­ban 39 ilyen csil­la­got ta­lál­tak, ame­lyek fény­gör­bé­jét idő-frek­ven­cia-ana­lí­zis­sel vizs­gál­ták meg. A mód­szer­rel a csil­la­gok fény­gör­bé­jé­ben ta­lál­ha­tó pe­ri­ó­du­sos je­lek idő­be­li vál­to­zá­sa ta­nul­má­nyoz­ha­tó. E csil­la­gok kö­zött 9 eset­ben si­ke­rült ki­mu­tat­ni a for­gá­si pe­ri­ó­dus cik­li­kus vál­to­zá­sát, amely fel­te­he­tő­leg ak­ti­vi­tá­si cik­lus­nak kö­szön­he­tő.

Fent a Kep­ler-003541346 ka­ta­ló­gus­je­lű csil­lag tisz­tí­tott és in­ter­po­lált fény­gör­bé­je, lent pe­dig a fény­gör­be Fo­u­ri­er-transz­for­mált­ja (Short-Term Fo­u­ri­er-Trans­form, STFT). A mód­szer al­kal­ma­zá­sa so­rán egy Gauss-ab­lak­függ­vényt moz­gat­nak a fény­gör­be men­tén, és an­nak mind­egyik po­zí­ci­ó­já­hoz meg­ha­tá­roz­nak egy Fo­u­ri­er-spekt­ru­mot. Ezek so­ro­za­tá­ból egy két­di­men­zi­ós tér­kép ál­lít­ha­tó elő, amely az idő függ­vé­nyé­ben mu­tat­ja a frek­ven­cia vál­to­zá­sát.
[Vi­da és mt­sai, 2014]

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Monthly No­ti­ces of the Ro­yal Ast­ro­no­mi­cal So­ci­ety c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg.

For­rás:

• 10.1093/mn­ras/stu760