2012.08.17. - Nem magányosak a legfényesebb csillagok

Az ESO VLT távcsőrendszerével végzett új kutatás szerint a legfényesebb, egyben legnagyobb tömegű, a galaxisok fejlődését leginkább meghatározó és befolyásoló csillagok általában nem magányosan élik életüket.

Egy nemzetközi kutatócsoport - vezetője Hugues Sana (University of Amsterdam) - az ESO távcsöveivel, köztük a VLT-vel 71 darab egyedülálló, illetve kettősökben található O színképtípusú csillagot vizsgált hat közeli csillaghalmazban. Ezek a csillagok nagyon forrók, hőmérsékletük 30 ezer fok fölötti, tömegük és fényességük is messze meghaladja a többi csillagokét. Előbbi a Napénak legalább 15-szöröse, utóbbi viszont akár csillagunk luminozitásának milliószorosát is elérheti. Rövid, ám annál mozgalmasabb életük során kulcsszerepet játszanak a galaxisok fejlődésében. Olyan egzotikus jelenségekkel is kapcsolatba hozhatók, mint a gamma-kitörések, vagy a vámpírcsillagok, amikor egy kettős rendszerben a kisebb komponens anyagelszívással valósággal felfalja a nagyobbat.

A csoport a minta csillagait többek között a VLT UVES spektrográfjával (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph) vizsgálta. A színképek elemzéséből az derült ki, hogy az O típusú csillagok 75%-a kettős rendszer tagja. Ez a szám egyrészt az első pontos meghatározása a kérdéses aránynak, másrészt sokkal nagyobb annál, mint amit korábban gondoltak. Azonban még talán ennél is fontosabb megállapítás az, hogy azoknak a kettősöknek az aránya is jóval magasabb az eddig sejtettnél, amelyekben a komponensek elég közel vannak ahhoz, hogy közöttük kölcsönhatás - anyagátadás (lásd vámpírcsillagok) vagy esetleg végül összeolvadás - jöjjön létre.

A képen három csillagkeletkezési terület, a Carina-, a Sas- és az IC2944 jelű köd látható. Kék kör jelöli a vizsgálatba bevont O típusú fényes csillagokat. A felvételek a 2,2 méteres ESO/MPG teleszkóp WFI (Wide Field Imager) kamerájával készültek.
[ESO]

Bár az O típusú csillagok az Univerzum csillagainak csak a töredékét (1 százaléknál is jóval kisebb részét) teszik ki, a hozzájuk kapcsolódó heves, nagy energiájú jelenségek miatt a számarányuknál sokkal jelentősebb hatást gyakorolnak a környezetükre. A csillagszelük és lökéshullámaik indukálhatják, de akár le is állíthatják a csillagkeletkezési folyamatokat a kozmikus szomszédságukban, erős ultraibolya sugárzásuk fénylésre gerjeszti a közeli gázködöket, szupernóva-robbanásaik nehéz elemekkel szennyezik be a gazdagalaxisaikat, és közük van az Univerzum legnagyobb energiájú folyamatai között számon tartott gamma-kitörésekhez is.

Az egyedülálló csillagok élete, fejlődése alapvetően eltér a kettős rendszerekben található társaikétól, különösen ha azok olyan közel keringenek egymáshoz, hogy a gravitációs vonzáson kívül egyéb kölcsönhatás is létrejöhet köztük. Alapesetben ez anyagátadás, ami azonban akár a két csillag összeolvadásához is vezethet. Sana és munkatársainak becslése alapján a kettősökben található O csillagok 20-30%-ának az összeolvadás a végső sorsa, 40-50% százalékuk pedig a vámpírcsillag szcenáriót valósítja meg. Mindegyik kimenet jelentős hatást gyakorol a csillag fejlődésére.

Fantáziarajz egy forró, kék csillagokat tartalmazó kettős rendszerről, melyben az egyik komponens (vámpírcsillag) anyagot szív el a kísérőjétől. A folyamat eredményeként mindegyik csillag fiatalabbnak mutatja magát a valódi koránál. A kettős evolúcióját bemutató animáció itt tekinthető meg.
[ESO/M. Kornmesser/S.E. de Mink]

A csillagászok eddig azt gondolták, hogy a kicsiny szeparációjú, nagy tömegű kettősök ritka csillagok, kivételek, melyek olyan egzotikus objektumok magyarázatához szükségesek, mint a röntgenkettősök, a kettős pulzárok, vagy a fekete lyuk kettősök. Az új kutatás azonban azt jelzi, hogy a nagytömegű kettősök nem csak nem ritkák, de fejlődésük alapjaiban más, mint a magányos csillagoké. Például a vámpírcsillagok esetében a kisebb komponens friss hidrogént szív el a kísérőjétől, így lényegesen megnő a tömege, ezáltal túléli a donorcsillagot, pályafutása sokkal tovább tart, mintha hasonló tömegű egyedülálló objektum lenne. Az "áldozat" ugyanakkor elveszti a külső burkát, még azelőtt, hogy fényes vörös szuperóriássá válhatna. Ehelyett láthatóvá válik a forró, kék magja. Ezen folyamatok eredményeként egy távoli galaxis csillagpopulációja a valóságosnál sokkal fiatalabbnak tűnhet: mind a felturbózott vámpírcsillag, mind az anyagának egy részétől megfosztott kísérő forróbbá és kékebbé válik, ezáltal egy fiatalabb csillagra emlékeztet. A nagytömegű kölcsönható kettősök arányának ismerete tehát alapvető fontossággal bír a távoli galaxisok jellemzőinek korrekt meghatározásában, illetve az evolúciós útjuk felvázolásában. A kettősök modellezése nem egyszerű feladat, ezért Sana szerint az új eredményeknek a galaxisok fejlődését leíró modellekbe történő beillesztése még sok időt és munkát igényel.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazin 2012. július 27-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1230 - Science Release