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, T_eff 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:

• Spa­ce­Ref 2016.01.08.
• ar­Xiv:1511.08203 [ast­ro-ph.SR]
• ar­Xiv:1511.08204 [ast­ro-ph.SR]