2013.08.06. - Csillagok ólomsúlyú felhők alatt

Az ESO VLT távcsőegyüttesének archívumát felhasználva az Armagh Observatory kutatói olyan forró törpecsillagokat azonosítottak, melyek atmoszférájában az ólom gyakorisága tízezerszerese a Nap megfelelő értékének.

Simon Jeffery (Armagh Observatory) és munkatársai héliumban gazdag forró szubtörpéket vizsgálnak, melyek különlegessége, hogy kevesebb hidrogént és több héliumot tartalmaznak, mint normál társaik. Három évvel ezelőtt egy ilyen objektumról (LS IV-14 116) már kiderítették, hogy a légkörében rendkívül magas a cirkónium koncentrációja, most pedig két olyan szubtörpét azonosítottak, melyek atmoszférájában az ólom fordul elő hasonlóan magas, a Napét tízezerszeresen meghaladó arányban. A két objektum a HE 2359-2844 (távolság: 800 fényév, Sculptor csillagkép) és a HE 1256-2738 jelű (távolság: 1000 fényév, Hydra csillagkép) csillag. A felfedezés az ESO VLT távcsőegyüttesének archívumában hozzáférhető spektrumok alapján történt, ezekben a kutatók olyan színképi szignatúrákat találtak, melyek egyetlen, az adott csillagok légkörében várt elemhez sem tartoztak. Némi nyomozómunka után azonban kiderült, hogy a vonalakat az ólom produkálta.

A 82-es rendszámú ólom az egyik legnehezebb, a természetben előforduló kémiai elem. Emiatt nem is túl gyakori, a Napban minden 10 milliárd hidrogénatomra jut egy ólomatom. A HE 2359-2844 és a HE 1256-2738 körülbelül 38 ezer fokos atmoszférájában található ólomatomok a magas hőmérséklet miatt háromszorosan ionizáltak (három elektronjukat elvesztették). Az így létrejött ionok által produkált színképvonalak alapján megbecsülhető az elem koncentrációja a csillagok légkörében, ami a már említett értéknek adódott. A HE 2359-2844 esetében hasonló értéket kaptak az yttrium és a cirkónium gyakoriságára is, így az LS IV-14 116 jelű cirkóniumcsillaggal együtt ezek az objektumok immár egy új csoportot alkotnak, ők a "nehézfém szubtörpék" (heavy metal subdwarfs). (A kemény zenét kedvelők a "heavy metal" lefordításától akár el is tekinthetnek...)

Fantáziarajz a HE 2359-2844 szubtörpéről. A körülbelül 38 ezer fokos felszín kék színben ragyog, felette ólomban és cirkóniumban rendkívül gazdag felhők lebegnek.
[C.S. Jeffery]

Jeffery és kollégái úgy vélik, hogy ezek az objektumok jelenthetik a kapcsolatot a Napnál harminc-negyvenszer nagyobb méretű vörös óriások és csillagunk átmérőjénél mintegy ötször kisebb, de jóval forróbb és fényesebb kék szubtörpék között: néhány vörös óriás vastag hidrogénburkát elveszítve forró szubtörpévé, vagy csak a héliumban feldúsult magját megőrző héliumcsillaggá húzódik össze, ennek során a sugárnyomás a kémiai elemeket szeparált rétegekbe rendezi a csillag légkörében, mely rétegekben az adott elem gyakorisága akár tízezerszeresére is növekedhet. Megfelelő magasságban és koncentrációértéknél a felhői aztán "láthatóvá" - spektroszkópiai úton kimutathatóvá - is válnak. A kutatók szerint az új felfedezés egy példa erre a ritka eshetőségre. Becslésük alapján az ólomréteg vastagsága mintegy 100 kilométer, tömege pedig 100 milliárd tonna körüli.

A csoport további nehézfém szubtörpék esetében is próbál bizonyítékot szerezni a rétegződési folyamatra, illetve a rétegzett szerkezetre, és újabb információkat gyűjteni arról, hogy a sugárnyomás hatására időben miként változik ez a struktúra, ami azért rendkívül fontos, mert ezen ritka csillagok esetében sem az nem ismert, hogy pontosan miként keletkeznek, sem az, hogy jelen állapotuk után mivé fejlődnek.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2013.08.01.