» - Csillagászat »
- Hírek »
- 2016 »
- január
2016.01.12. - A legnagyobb kortérkép felfedi, hogyan fejlődött a Tejútrendszer
Egy nemzetközi kutatócsoport, amelynek Mészáros Szabolcs (ELTE GAO MKK) is tagja, új módszert dolgozott ki a vörös óriások tömegének és korának meghatározására, ami segíti a Galaxis fejlődési ívének felrajzolását.
Nagy számú tejútrendszerbeli csillag korának pontos meghatározása alapvető fontosságú az észlelési adatok és a galaxisok kialakulási folyamatát modellező számítógépes szimulációk összevetésénél, de abban is elsődleges szerepe van, hogy megértsük, hogyan fejlődött a Tejútrendszer a ma megfigyelhető állapotába. A kormeghatározás azonban sajnos nagyon bonyolult, nincs rá közvetlen mód, és mindig modellfüggő. Nagy elemszámú minta esetében a legjobb módszer a csillagok HRD-n elfoglalt helyének elméleti görbékkel (ún. izokrónokkal) való összevetése. Ez azokban a régiókban működik megfelelő pontossággal, ahol a különböző korokhoz tartozó izokrónok jól elkülöníthetők, ilyenek például a fősorozat elhagyása és a szubóriás ág. Ezzekkel ellentétben a vörös óriás ágon a különböző izokrónok hőmérséklete nagyon közel van egymáshoz, így azok nem használhatók hatékonyan a kor meghatározásához. Ezek a csillagok azonban alapvető fontosságúak a Tejútrendszer szerkezetének feltérképezésében, mivel nagy luminozitásuk miatt óriási távolságokból is észlelhetők, ráadásul az öreg, illetve fiatal (~ 1 milliárd év) vörös óriások fényessége és színe összemérhető, így szelekciós függvényük sokkal egyenletesebb eloszlású, mint a fősorozatot éppen elhagyó csillagoké. Ezért a vörös óriások elsődleges célpontjai a nagy égboltfelméréseknek, például az infravörös H sávban nagy felbontású színképeket rögzítő APOGEE (Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment) projektnek is, amelyben fontos szerepet tölt be Mészáros Szabolcs, az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium munkatársa.
A szén és a nitrogén színképből megállapítható gyakorisága jó indikátora a tömegnek: amikor a csillag megérkezik az óriáságra, a konvektív burka már mélyen a belsejébe nyúlik, ahonnan a turbulens keveredés a felszínre hozza a CNO-ciklus eredményeként keletkezett anyagot, így felszíni jellemzőkből lehet következtetni a fejlettségi állapotra. Mivel a szén és a nitrogén magbeli aránya a tömegtől függ, a konvektív keveredés miatt végül a felszíni [C/N] arány is ezt fogja tükrözni. Az óriáságon szoros kapcsolat van a tömeg és a kor között, azaz a [C/N] arány korjelzőként is működik. A felszíni elemgyakoriságokat és azok arányait befolyásoló keveredési folyamat pontos részletei azonban még vita tárgyát képezik, ezért a tömeg és a [C/N] arány közötti összefüggést "kalibrálni" kell.
Szerencsére az űrfotometriai megfigyeléseknek, különösen a Kepler-űrtávcső ultrapontos fényességméréseinek köszönhetően több ezer vörös óriás esetében sikerült kimutatni a Napéhoz hasonló oszcillációkat, amelyek segítségével a belső szerkezetre, ezen keresztül pedig a tömegre lehet következtetni. A Melissa Ness és Marie Martig (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg) által vezetett nemzetközi kutatócsoport, amelynek Mészáros Szabolcs is tagja, 1475 vörös óriás (APOKASC minta) adati alapján empirikus összefüggést talált a Kepler-fénygörbékből becsült asztroszeizmológiai tömegek és a csillagok APOGEE-színképeiből meghatározható paraméterei (log g felszíni gravitációs gyorsulás, Teff effektív hőmérséklet, [Fe/H] fémesség) között, a relációt pedig kiterjesztette mintegy 70 ezer olyan csillagra is, amelyek nem a Kepler-mezőben vannak és még K2-mérés sem áll rendelkezésre róluk, illetve tömeg- és korértékük sem volt ismert korábban. Megállapításuk szerint a modelljük szórása 14% (tipikusan 0,2 naptömeg) körüli, amelyből a kor mintegy 40%-os pontossággal származtatható. Ez az első tapasztalati modell, amelynek segítségével széles tartományban (1-13 milliárd év) határozható meg az óriáscsillagok kora szerte a Tejútrendszerben.
A Tejútrendszer fantáziaképére másolt pontok a vörös óriásoknak az új módszer segítségével meghatározott koreloszlását mutatják. A piros pontok az öreg, a még fiatal Galaxisban keletkezett csillagok helyét jelölik, a kék pontok pedig a fiatal vörös óriások pozícióit. Az eloszlásból jól látszik, hogy a fiatal Tejútrendszer a mai méreténél jóval kisebb volt, azaz a csillagok korának meghatározásával a Galaxis növekedési története is felrajzolható.
[G. Stinson (MPIA)]
Az eredményeket részletező szakcikkek a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society és az Astrophysical Journal c. folyóiratokban fognak megjelenni.
Forrás:
