2010.09.16. - 'Vízfakasztó' csillagfény

A kutatókat közel egy évtizede foglalkoztató, vízgőzfelhőbe burkolózó csillagról kiderült, hogy szomszédjai ultraibolya sugárzása felelős a környezetében található nagymennyiségű vízmolekula kialakulásáért.

A mintegy 500 fényévre lévő, IRC+10216 katalógusjelű égitest már csaknem egy évtizede tartja izgalomban az asztrofizikusokat. Az eredetileg Napunkhoz hasonló - annál kissé nagyobb tömegű - csillag lassan már életútja vége felé jár, s jelenleg egy hatalmasra (a Nap átmérőjének mintegy 250-szeresére) duzzadt vörös óriás formájában létezik. Az ún. aszimptotikus óriásági (asymptotic giant branch, AGB) fejlődési szakaszban lévő objektumok egy része - így az IRC+10216 is - az ún. széncsillagok csoportjába tartozik: ezek légkörében a szénatomok, melyek a magbeli héliumfúzió során keletkeztek, és az intenzív hőáramlási folyamatok révén kerültek a külső tartományokba, többségben vannak az oxigénatomokkal szemben. (A legtöbb csillagnál ez fordítva van, ilyenkor az oxigénatomok megkötik az összes szabad szénatomot).

A kutatókat azonban elsősorban nem a szénatomok nagy száma, hanem a csillag színképében kimutatott, jelentős mennyiségű vízgőz jelenléte lepte meg. Bár az első eredmények már 2001-ben rendelkezésre álltak, a megfelelő felbontás hiányában egészen az idei évig kellett várni a további fejleményekre. A vörös óriáscsillagok többsége ugyanis a látható tartományban méretéhez képest meglehetősen halvány, mivel a külső rétegeikben lévő szén-, szilícium- és oxigénmolekulákból kialakuló porszemcsék sűrű felhői az ebbe a tartományba eső sugárzás nagy részét elnyelik. A szemcsék a kapott plusz energiát főleg az infravörös tartományban sugározzák ki, melynek detektálásához űrcsillagászati eszközökre van szükség. Az első, igazán jó felbontású infravörös űrtávcső, a 3,6 méter tükörátmérőjű Herschel pedig csak alig több mint egy éve kezdte meg működését.

Természetesen az IRC+10216 is hamarosan a Herschel célpontjai közé került, mivel az AGB csillagoknál korábban egyáltalán nem számítottak arra, hogy vízre utaló nyomokat találnak a szűkebb környezetükben. A szakértők először azzal magyarázták a vízgőz jelenlétét, hogy a csillag felfúvódása során kisbolygókat és üstökösöket nyelt el, melyek jégtartalma elpárolgott a hirtelen hőmérsékletnövekedés hatására. A Herschel vizsgálatai alapján azonban ezt a lehetőséget ki kellett zárni, mivel a vízgőz hőmérséklete -200 és +800 °C között változik, a magas hőmérsékleti tartomány eléréséhez az elnyelt kísérőknek pedig olyan közel kellett volna keringenie a csillaghoz, ami égimechanikai szempontból nem tekinthető stabil állapotnak.

A Herschel Űrtávcső kompozit felvétele (kék: 160 mikron, zöld: 250 mikron, vörös: 350 mikron) az IRC+10216 jelű vörös óriáscsillagról. A hatalmasra fúvódott, haldokló csillagóriást nagy kiterjedésű por- és gázfelhő övezi, melyen belül nagy mennyiségben található forró vízgőz is.
[ESA/PACS/SPIRE/MESS konzorcium]

A vízmolekulák jelenlétére tehát keresni kellett egy másik magyarázatot, ami a megfigyelhető hőmérsékleteloszlást is helyesen írja le. A Leen Decin (Katholieke Universiteit Leuven) által vezetett kutatócsoport tanulmánya szerint a megoldást a szomszédos csillagok sugárzásának ultraibolya tartományba eső része szolgáltatja. Mivel a vörös óriást körülvevő porfelhő nem homogén, hanem kisebb-nagyobb csomókból áll, ezért a környező csillagok UV-fénye váltakozó mélységben képes behatolni a burokba. Az ultraibolya sugárzás hatására a szén- és szilíciumoxidok felbomlanak, a szabadon maradó oxigénatomok pedig a csillag körüli térben lévő hidrogénatomokkal vízmolekulákat képeznek. Minél mélyebben hatolt be egy adott helyen az ultraibolya sugárzás a porburokba, annál magasabb hőmérsékletű helyen történt a vízgőz kialakulása, míg a külső régiókban a hőmérséklet alacsonyabb.

A szakemberek abban reménykednek, hogy a Herschel segítségével további, vízben gazdag vörös óriáscsillagokat találnak, megerősítve ezzel a friss elméletet.

Forrás:

• ESA News 2010.09.02.