2010.02.01. - Nincs különbség a kis- és nagytömegű csillagok keletkezésében?

Egy új, infravörös tartománybeli méréseken alapuló eredmény alapján valószínűleg nincs lényegi különbség a nagy tömegű, illetve a Naphoz hasonló méretű csillagok keletkezési folyamatában.

A modern csillagászat megoldási kísérleteknek egyik leginkább ellenálló problémája annak feltárása, hogy a csillagbölcsők mélyén milyen módon keletkeznek a legnagyobb tömegű csillagok. Az egymással versengő elméleteknek azt kell eldönteni, hogy ez a folyamat egyszerű skálázással nyerhető a kistömegű csillagokéból, vagy egészen más fizikai folyamatok hatnak. A kérdés nehézségét - Ben Davies (University of Leeds) szavaival - az adja, hogy ezek a csillagok tömegüknél fogva sokkal gyorsabban fejlődnek, mint a Naphoz hasonló méretűek, ezért mire kiszabadulnak abból a por- és gázfelhőből, melynek anyagából születtek, a történetük már szinte véget is ért. Ha tehát kialakulóban lévő nagytömegű csillagot akarunk megfigyelni, akkor valahogyan át kell látnunk a fiatal objektumot takaró felhőrétegeken.

A Davies által vezetett nemzetközi kutatócsoport pontosan ezt tette a Mauna Kea csúcson üzemelő északi Gemini teleszkóp közeli infravörös tartományban működő NIFS (Near-Infrared Integral Field Spectrograph) műszerével végzett mérések segítségével, melyek kivitelezését a légkör zavaró hatásának csökkentésével a teleszkóp ALTAIR adaptív optikai rendszere is segítette. A célobjektum a tőlünk mintegy 12 ezer fényév távolságban található, a Sagittarius csillagképben megfigyelhető W33A katalógusjelű nagytömegű protocsillag, ún. MYSO (Massive Young Stellar Object) volt. A W33A sugárzásának látható komponense a köztünk lévő por elnyelése miatt körülbelül négy nagyságrendnyi csökkenést szenved el, sokszorosát az infravörös veszteségnek, ezért a méréseket csak ebben a tartományban lehetett elvégezni. Az MYSO-k közül a W33A az első, melyet - köszönhetően az adaptív optikai rendszernek és az alkalmazott spektroszkópiai eljárásnak - részletesen sikerült tanulmányozni.

A W33A fantáziarajza. A születőben lévő nagytömegű protocsillagot egy akkréciós korong veszi körül (sárga/narancssárga), ami egy vastag porgyűrűbe ágyazódik. A csillag pólusaiból nagysebességű áramlások (kék) indulnak ki. Ez a kép egybecseng a kistömegű csillagok kialakulásáról alkotott elképzeléseinkkel.
[Gemini Observatory, Lynette Cook]

A kutatócsoport kalkulációi szerint az objektum tömege a Napénak legalább tízszerese, s még most is gyorsan növekszik. A megfigyelések szerint a protocsillagot egy anyagbeáramlási (akkréciós) korong veszi körül, ami egy nagyobb, porból és gázból álló tóruszba van beágyazódva. A csillag pólusaiból körülbelül 300 km/s sebességű anyagkiáramlások (bipoláris jet-ek) indulnak ki. A kutatócsoport egyik tagja, Melvin Hoare (University of Leeds) szerint ez a kép teljesen megfelel a jóval kisebb tömegű csillagok kialakulása körüli állapotokról alkotott elképzeléseinknek. A születési folyamata közben "elcsípett" nagytömegű objektumról nyert eredmények tehát azt támasztják alá, hogy ezek a csillagok hasonló módon jöhetnek létre az intersztelláris anyagból, mint kisebb társaik.

Érdemes néhány szót ejteni a NIFS műszerről is. Az ALTAIR adaptív optikai rendszernek köszönhetően a maximálisan elérhető felbontás 0,1", ami már nagyon közel van a rendszer 0,07"-es elméleti, ún. diffrakcióhatárolt felbontásához, ezért a vele összehangolt NIFS 29 darab 0,1" szélességű rés segítségével az égbolt egy 3.0"×3.0" méretű területéről tud szimultán infravörös színképeket rögzíteni a J, H és K sávokban (1 és 2,5 μm között). Az R=5300 körüli spektrális felbontás 55 km/s-os sebességbeli felbontásnak felel meg, azaz az adott területen belül a rések irányába eső sávok mögötti radiális mozgásviszonyok ennek megfelelő pontossággal térképezhetők fel. A ma már széles körben alkalmazott technológia tulajdonképpen a hagyományos hosszú réses (long slit) spektroszkópia kiterjesztése két dimenzióba, segítségével pedig végeredményben a vizsgált kiterjedt objektum három dimenziós térképe rajzolható fel.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• Gemini NR 2010.01.27.
• arXiv:0911.4592v1 [astro-ph.SR]