2013.04.02. - Titán-oxidokat detektáltak a legnagyobb csillag kiterjedt légkörében

Egy nemzetközi kutatócsoport titán-oxid és titán-dioxid molekulákat detektált a ma ismert legnagyobb csillag, a VY CMa kiterjedt légkörében. Az élete végén járó óriás mérete közel ezerötszázszorosa a Napénak.

A Nagy Kutya csillagképben látható, fejlődése végső fázisaiban járó VY CMa az egyik legnagyobb ismert csillag, mérete a Napénak 1-2 ezerszerese. Ha csillagunk helyébe képzeljük, akkor külső részei egészen a Szaturnusz pályájáig érnének. Folyamatosan nagy mennyiségű anyagot bocsát ki magából, ami egy köd formájában figyelhető meg körülötte, mivel az azt alkotó kicsiny porrészecskék reflektálják a csillag fényét. Bár a ködöt a kiáramló csillagszél hozta létre, nem tisztázott, hogy alakja miért tér el annyira a gömbszimmetrikustól és az sem világos, hogy milyen fizikai folyamat fújja a csillagszelet, azaz mi okozza a csillag külső rétegeinek tágulását. A VY CMa sorsa a szupernóva-robbanás, azt azonban nem lehet tudni, hogy ez mikor következik majd be.

A csillag különleges tulajdonságai és a köd összetett szerkezete miatt számos tanulmány tárgya, ebbe a sorba illeszkedik a Tomasz Kamiński (Max Planck Institute for Radio Astronomy, MPIfR) által vezetett kutatócsoport munkája is, akik amerikai és francia rádióantenna-rendszereket használtak a csillag és környezete szubmilliméteres sugárzásának detektálására. Ez a hullámhossz-tartomány különösen alkalmas egyszerű molekulák emissziójának megfigyelésére, így azok azonosítására. A kutatás eredményeként a csoport először detektálta a rádiótartományban a titán-oxid és a titán-dioxid molekula nyomait, utóbbi esetében valójában az első űrbéli azonosításról van szó. A Földön a titán-dioxid a fehér festékek egyik legfontosabb alapanyaga, jól használható a napsugárzás elleni védőrétegekben, például távcsőkupolák esetében. Sőt, cukorkák színezésére szolgáló ételfestékek összetevőjeként (E171) valószínűleg sokan közvetlenül is találkoztak már vele. Kozmikus méretekben a titán-oxidok legnagyobb előállítói a leghidegebb csillagok. Az elmélet szerint a molekulák a csillagokhoz közel, viszonylag magas hőmérsékleten jönnek létre, majd az optikai és az infravörös tartományban detektálható szemcsékké állnak össze. A titán-dioxid katalizáló hatása befolyásolhatja a porszemcsék felületén zajló azon kémiai reakciókat is, amelyek fontosak a nagyobb molekulák kialakulási folyamataiban.

Az egyik legnagyobb ismert csillag, a VY CMa kiterjedt légkörében szubmilliméteres megfigyelések alapján TiO és TiO₂ molekulákat detektáltak. Utóbbi esetében ez az első űrbéli azonosítás.
[CDMS/T. Kamiński; NASA/ESA and R. Humphreys (University of Minnesota)]

A titán-oxid molekula látható tartományba eső abszorpciós vonalai már több mint egy évszázada ismertek, sőt az alacsony felszíni hőmérsékletű, M és S színképtípusú csillagok spektrálklasszifikációjában alapvető fontosságúak, de például a mira típusú változók pulzációjának hajtómechanizmusáról is azt gondolják, hogy az a titán-oxiddal van összefüggésben.

Az új megfigyelési eredmények szerint a titán-oxid és titán-dioxid molekula a VY CMa körül nagyjából ott keletkezik, ahol azt az elmélet jósolja. Úgy tűnik azonban, hogy a molekulák egy része nem kondenzálódik por formájában, hanem gázként észlelhető. Elképzelhető viszont, hogy a létrejött porszemcsék a ködben a csillagszél részecskéivel történő ütközés miatt szétesnek és a megfigyelt titán-oxid gáz ennek következtében szabadul fel.

A molekulák szubmilliméteres detektálása a nyolc antennából álló SMA (Submillimetre Array, Hawaii) rendszerrel történt, a megerősítő méréseket pedig a Fracia-Alpokban működő IRAM PdBI (Plateau de Bure Interferometer) interferométerrel végezték. Az azonosítás különösen fontos a por kialakulási folyamatának jobb megértése szempontjából.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.03.27.