2015.06.16. - Égi pillangó kel ki a poros bábból

Az ESO VLT távcsőegyüttessel valaha készült legélesebb felvételek feltárják, hogyan kezdődik a folyamat, melynek végeredményeként egy haldokló csillag porából pillangó alakú planetáris köd jön létre.

Az ESO VLT távcsőegyüttes Melipal (UT3) egységének SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) műszerével az egyik legközelebbi vörös óriást, a körülbelül 200 fényévre lévő L2 Puppist tanulmányozták, amely fejlődésének utolsó szakaszaiban jár már. A megfigyelésekhez a műszer ZIMPOL kameráját használták, amely rendkívül kifinomult adaptív optikai rendszerének köszönhetően minden eddiginél élesebb képeket tud készíteni a látható és a közeli infravörös (600-900 nm) tartományban, ráadásul a polarizáció mérésére is képes ugyanezen hullámhossz-tartományban. Feladata többek között a csillagukhoz nagyon közel keringő gázbolygók által reflektált polarizált és a fiatal csillagok körüli poros korongok által szórt fény detektálása, illetve részletgazdag felvételek készítése fényes forrásokhoz közeli halvány objektumokról, mégpedig a Hubble-űrtávcsővel elérhetőnél akár háromszor jobb felbontásban. A SPHERE/ZIMPOL felbontása nagyon közel van a távcsővel légkör hiányában elérhető elméleti, ún. diffrakció-limitált határhoz. A fejlett adaptív optika és az, hogy rövidebb hullámhosszakon dolgozik, mint a korábbi hasonló rendszerek, az eddigi VLT-felvételeknél jelentősen élesebb képeket készítését teszi lehetővé. A VLT interferometrikus üzemmódjában (VLTI) ugyan még ennél is nagyobb térbeli felbontás érhető el, az interferométerrel azonban nem lehet direkt felvételeket rögzíteni.

Az L2 Puppis képe az első, amely a SPHERE ZIMPOL-módjában készült. Az észlelések - természetesen a finomabb részleteket is feltárva - megerősítik azt a NACO műszerrel elért korábbi eredményt, miszerint a csillag körüli por olyan korongba rendeződik, amely a Földről majdnem éléről látszik. A polarizációra vonatkozó információk pedig egy 3D-s sugárzási modellel kombinálva a por háromdimenziós szerkezetének feltérképezését is lehetővé tették.

A VLT/SPHERE/ZIMPOL felvétele az L2 Puppis körüli térrészről. Először sikerült részletes képet rögzíteni arról, hogy mi történik egy haldokló csillag körül formálódó pillangó alakú planetáris köd fejlődésének korai szakaszában.
[ESO/P. Kervella]

Az eredmények szerint a porkorong a csillagtól 900 millió kilométerre kezdődik - ez kicsit nagyobb, mint a Jupiter Naptól mért távolsága -, kifelé haladva pedig szélesedik, a csillagot körbeölelő, tölcsér alakú struktúrát létrehozva ezáltal. Pierre Kervella (CNRS/INSU) és munkatársai 300 millió kilométerre az L2 Puppistól - ez kétszerese a Nap-Föld távolságnak - egy második fényforrást is azonosítottak. A közeli kísérőcsillag valószínűleg egy másik vörös óriás, amelynek valamivel kisebb a tömege és kevésbé elfejlődött, mint a főcsillag.

Nagy mennyiségű por egy lassan haldokló csillag körül és egy kísérőcsillag jelenléte: pontosan ilyen rendszerektől várható a bipoláris planetáris ködök létrehozása. Mindhárom feltétel szükséges, emellett azonban még egy nagy adag szerencse is kell ahhoz, hogy valóban "kikeljen" az égi pillangó a poros bábból. Kervella szerint a bipoláris planetáris ködök kialakulásának módja a modern asztrofizika egyik klasszikus problémája. Különösen fontos annak megértése, hogy a csillagok jelentős fémtartalmukat hogyan juttatják vissza a környező űrbe, hiszen ebből az anyagból alakulnak ki majd később a bolygórendszerek.

Az új képet a VLT NACO műszerével korábban rögzített infravörös felvétellel kombinálva egy porhurok is látható a köd felső, távolabbi részén.
[ESO/P. Kervella]

A csoportnak két, a korongra merőleges anyagkúpot is sikerült kimutatnia, amelyeken belül még két hosszú, enyhén görbült csomósodás is megfigyelhető. Kezdőpontjaikból a kutatók arra következtetnek, hogy az egyik szálat valószínűleg az L2 Puppisról eltávozott anyag és a kísérő csillagszelének, illetve sugárnyomásának kölcsönhatása, míg a másikat a két csillag csillagszelének ütközése eredményezte, de a kísérő körüli akkréciós korong is okozhatta.

Bár még sok minden tisztázásra szorul, a bipoláris ködök létrejötte lényegében két módon magyarázható, mindkettő egy kettős csillagrendszert tételez fel. Az első szerint a haldokló főcsillag csillagszeléből származó por a kísérő csillagszelének és sugárnyomásának hatására gyűrűszerű struktúrába rendeződik. A főkomponensről ezután távozó anyagot már ez a korong "vezeti", rá merőleges, ellentétes irányú oszlopokba kényszerítve a kiáramlást. A másik szerint a közeli kísérő elszippantja a haldokló főcsillagból kiáramló anyagot és abból elkezd kialakítani egy akkréciós korongot, miközben az ezzel együtt járó két nagyenergiájú jet is megjelenik. A maradék anyagot a főkomponens csillagszele kifújja, és abból az egyedülálló csillagok esetében jellemző gáz- és porfelhő jön létre. A kísérő új, a főkomponens csillagszelénél sokkal energikusabb jetjei ebbe a porfelhőbe vájnak két üreget, létrehozva így a bipoláris köd jellegzetes megjelenését. Az új észlelések szerint az L2 Puppis esetében mindkét folyamat működik, így nagy valószínűséggel a két csillag előbb-utóbb megszüli a pillangót.

Mivel a kísérő néhány éves periódussal kering az L2 Puppis körül, Kervella szerint jó esélyünk van arra, hogy nyomon követhessük vörösóriás-korongjának a kialakulását, valós időben figyelhessük meg a csillag körüli porstruktúrák fejlődését.

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

Forrás:

• eso1523 - Science Release