2010.12.14. - Cirkóniumban rendkívül gazdag csillagot fedeztek fel

Az Armagh Observatory csillagászai által vezetett kutatás során egy cirkóniumban rendkívül gazdag csillagot találtak. Az elem koncentrációja a csillag felszíne feletti felhőkben a Napénak körülbelül tízezerszerese.

Simon Jeffery (Armagh Observatory, Ireland) és munkatársai a kutatás keretében forró szubtörpéket vizsgáltak. Ezek olyan, tipikusan fél naptömegű csillagok, melyek magjukban héliumot égetnek, és egy nagyon vékony hidrogénlégkörerrel rendelkeznek. A csillagfejlődési folyamatban elfoglalt helyüket tekintve a vörös óriás állapot után visszamaradt objektumokról van szó. Tíz szubtörpe közül azonban egynek a légkörét a hidrogén helyett a hélium dominálja, ezért volt meglepetés a kutatók számára az általuk vizsgált LS IV-14 116 katalógusjelű objektum köztes helyzete, miáltal úgy tűnik, hogy a szubtörpék nem sorolhatók egyértelműen a két csoportba.

Fantáziarajz az LS IV-14 116 katalógusjelű csillagról. A fehér felhők cirkóniumban gazdagok és a csillag kék színnel jelzett felszíne felett lebegnek.
[Natalie Behara]

A csoport a tőlünk 2 ezer fényévre található csillag kék tartománybeli optikai színképeit a Siding Spring Observatory AAT (Anglo-Austral Telescope) távcsövének spektrográfjával rögzítette. A spektrumok alapján nagy meglepetésükre cirkóniumot detektáltak, mégpedig óriási mennyiségben. Az elem egy 20 ezer fokos héjban koncentrálódik a csillag felszíne felett, aránya tízezerszeresen haladja meg a napbeli értékét. Ez azt jelenti, hogy az LS IV-14 116 esetében minden kétszázezer atomból egy cirkónium, míg a Nap esetében csak minden kétmilliárdból egy. A cirkóniumon kívül a stroncium, a germánium és az yttrium erős színképvonalait is azonosították, melyek a normál koncentráció 1-10 ezerszeresére utalnak, szintén rétegződést mutatva. Jeffery szerint ha a csillag hőmérséklete kicsit más lenne, akkor az a réteg, ahol a cirkónium keletkezik, olyan magasságba kerülne, ahol már nem is észlelhetnénk. A légkörben ugyanis két folyamat hat egymás ellen, a gravitáció és a sugárnyomás. Ez utóbbi a különböző atomokra különböző erősségű, ezért az atmoszférában egy rétegződés alakul ki, mindegyik rétegben különböző kémiai összetétellel. Más csillagok, például a Napunk légköre azért nem mutatja ezt a réteges szerkezetet, mert a szubtörpékhez viszonyítva - melyekben a konvekció vagy egyéb keverési mechanizmusok elhanyagolhatóak - igen turbulens. A cirkóniumatomok sebességük miatt sokkal nagyobb hatásfokkal nyelnek el bizonyos frekvenciájú fotonokat, mint például a vasatomok, emiatt az előbbiek az elnyelt fotonok impulzusa miatt felemelkednek, utóbbiak pedig lesüllyednek. Bizonyos magasságot elérve azonban lehűlnek (lassabban mozognak), ezért előbb-utóbb nem lesz olyan foton, ami fenntartsa őket, így visszahullanak.

Az LS IV-14 116 légkörében a cirkónium, a stroncium, a germánium és az yttrium rétegesen koncentrálódik.
[Natalie Behara]

A kutatócsoport szerint valószínűleg az LS IV-14 116 fejlődésének egy nagyon rövid fázisát észlelték. Jeffery szerint ezer vagy tízezer év múlva a cirkónium valószínűleg el fog tűnni (leüllepedik) és más elem fog megjelenni helyette. Újabb százezer év elteltével pedig nagy valószínűséggel a héliummal is ez történik. Ha megfelelő számban tudnánk azonosítani hasonló csillagokat más kémiai elemek rétegeivel, akkor pedig akár a kialakulásuk módját is fel lehetne vázolni. Ezt nehezíti azonban és egy lehetséges magyarázatot is kizár például az, hogy az LS IV-14 116 lassan forog, ami alapján a csillag nem származhat egy kettős rendszerből vagy egy összeolvadási folyamatból, mert ezek általában gyors tengelyforgást eredményeznek.

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

Forrás:

• Astronomy Now Online 2010.12.08.