Az Arizonai Egyetem csillagászai első alkalommal vizsgálták meg egy közeli, fiatal csillag porgyűrűjét egy új módszer, az ún. nullinterferometriás eljárás révén. Nemcsak azt igazolták, hogy a csillag rendelkezik protoplanetáris koronggal – az anyag, melyből a naprendszerek kialakulnak -, hanem egy rést is sikerült felfedezniük a gyűrűben, meggyőző bizonyítékot találva ezzel egy éppen kialakulóban lévő bolygó létére.

„Nagyon izgalmas dolog, hogy találtunk egy csillagot, melyről úgy gondoltuk, hogy bolygók alakulhatnak ki körülötte, s most láthatjuk ennek bizonyítékát is”, nyilatkozta az egyetem kutatója, Philip Hinz.

„A lényeg, hogy nem csak a csillag körüli protoplanetáris korong létezésére vonatkozó feltevéseket bizonyítottuk, hanem találtunk egy hatalmas, Jupiter-szerű protobolygót is ebben a gyűrűben”, mondta Wilson Liu doktorandusz, a programban résztvevő tudományos segédmunkatárs. „Bizonyítékot találtunk arra, hogy ez a csillag a fősorozati csillaggá válás folyamatában van”- mondta Liu. „Vagyis sikerült elcsípnünk egy csillagot, amelyik a fősorozativá válás küszöbén áll, ráadásul úgy tűnik, hogy ezt a bolygókeletkezési időszakban sikerült megtennünk.”

A fősorozati csillagok (így a mi Napunk is) a magjukban lejátszódó hidrogénfúzió révén nyerik energiájukat.

A HD100546 jelű objektumot közepes infravörös (hősugárzási) tartományban vizsgálva Hinz és Liu már korábban kimutatták, hogy a csillag protoplanetáris koronggal rendelkezik. Liu szerint ezeket a halvány porkorongokat megtalálni „olyan nehéz, mintha a kivilágított Arizona Stadion mellett észrevennénk egy zseblámpa fényét.”

A nullinterferometria során úgy egyesítik a csillagról érkező fénysugarakat, hogy azok pont kioltsák egymást; így a képeken a csillag helyén csak a sötét háttér látszik. Mivel a HD 100546 még elég fiatal csillag, a porgyűrűje nagyjából ugyanolyan fényes, mint az égitest maga. A nullinterferometriás eljárás során el kell különíteni egymástól a csillagról érkező fénysugarakat, melyeket ki kell iktatni, és a kiterjedt porkorong fényét, melyet látni szeretnénk.

Hinz és arizonai kollégái (Michael Meyer, Eric Mamajek és William Hoffmann) 2002 májusában végezték megfigyeléseiket. A kutatók a BLINC (a világ egyetlen nullinterferométere) és a MIRAC (egy csúcstechnikájú, főleg a közepes infravörös tartományra érzékeny kamera) nevű műszereket a Chilében található 6,5 m-es Magellan távcsővel együtt használva vizsgálták a déli égbolton lévő, kb. 10 millió éves csillagot.

A korongokban lévő por általában egyenletes oszlik el; kialakítva ezzel egy folyamatos, lapos, keringő anyagfelhőt, melynek belső övezetei forróak, de a hőmérséklet kifelé haladva egyre csökken, egészen a fagyos külső rétegekig.

„Az adattömörítés eléggé komplikált volt, így csak később vettük észre, hogy a korongban van egy belső „lyuk” – mondta Hinz. "Megfigyeltük, hogy a porkorong a rövidebb, 10 mikronos illetve a hosszabb, 20 mikronos hullámhosszon (vagyis alacsonyabb és magasabb hőmérsékletű sugárzáson) vizsgálva ugyanakkorának mutatkozik. Ez pedig csak egy belső rés jelenlétével magyarázható.”

A rés létrejöttének legvalószínűbb magyarázata, hogy az egy gigantikus (talán a Jupiternél is jóval nagyobb tömegű) protobolygó gravitációs mezeje által keletkezett. A kutatók szerint a bolygókezdemény nagyjából 10 csillagászati egység (CSE) távolságban kering a csillag körül (1 CSE a Föld és a Nap közötti átlagos távolság; a Jupiter közepes naptávolsága mintegy 5 CSE).

Holland és belga csillagászok az ISO (Infrared Space Observatory) segítségével már korábban is vizsgálták a 330 fényév távolságban lévő HD 100546-ot. Ők az üstökösök porcsóvájához hasonló „porfelhőt” észleltek a csillag körül, s megállapították, hogy ez valószínuleg egy protoplanetáris korong. Az európai űrtávcső mérete azonban nem volt kellően nagy a csillag környezetében lévő por alaposabb vizsgálatához.

Hinz, a BLINC kifejlesztője az utóbbi három év során két 6,5 méteres távcsővel együtt használta a nullinterferométert, hogy feltérképezze a közeli csillagok esetleges protoplanetáris rendszerét. A már említett Magellan teleszkóp mellett (amely a déli égboltot fürkészi) Hinz az északi égbolt vizsgálatához igénybe vette az arizonai Mount Hopkins tetején lévő UA/Smithsonian MMT (Multiple Mirror Telescope) nevű távcsövet is.

Hinz egy újfajta technológiai megoldásként fejlesztette ki a BLINC-et a NASA Sugármeghajtási Intézete (NASA/JPL) által irányított Terrestrial Planet Finder (TPF) misszió részére (ez a program a Földünkhöz hasonló exobolygók keresésére irányul majd). A NASA, amely Hinz kutatását is finanszírozza, az Origins program keretén belül támogatja a más naprendszerek utáni kutatásokat, és dolgoznak a TPF-en használható nullinterferométerek kifejlesztésén is.

„A nullinterferometria nagyon izgalmas lehetőség, mivel egyike annak a kevés módszernek, melyekkel közvetlenül megfigyelhetjük a csillagok környezetét” – magyarázta Liu.

Hinz szerint a kutatásban nagy szerepet játszott a William Hoffmann és kollégái által kifejlesztett MIRAC nevű kamera, mivel az rendkívül érzékeny a közepes infravörös tartományban. „A csillagászoknak a közepes infravörös tartományban (melynek hőmérsékleti sugárzása nagyjából a szobahőmérsékletnek felel meg) kell vizsgálódniuk, hogy folyékony vizet, vagy akár életre utaló jeleket is találjanak” – mondta.

Hinz kutatása a HD 100546 jelű objektumra és több más, ún. „Herbig Ae” típusú csillagra terjed ki. Ezek a fiatal csillagok többnyire jóval nehezebbek Napunknál, ám még nem váltak fősorozati csillagokká (vagyis a belsejükben még nem indult meg a nukleáris fúzió).

Hinz és Liu terveiben gyors ütemben növekvő csillagrendszerek vizsgálata szerepel, hogy minden eddiginél halványabb csillagkörüli porkorongokat és bolygókat fedezzenek fel; ezenkívül folytatják a nullinterferometria és az adaptív optika alkalmazásának fejlesztését. Az adaptív optika használata egy olyan eljárás, melynek segítségével kiküszöbölhető a csillagfény légkör által okozott „pislákolása”.

Hinz és kollégái az egyetemhez tartozó Steward Obszervatóriumban egy újabb nullinterferométer kifejlesztésén dolgoznak; amely a Large Binocular Telescope számára készül. A két, egyenként 8,4 m-es tükörrel rendelkezo óriásbinokulár (amely az arizonai Mount Graham hegyén áll majd) a tervek szerint 2005-re készül el.

Forrás: http://www.spaceflightnow.com/news/n0311/14nascentstar

Fordította: Szalai Tamás (I. éves csillagász hallgató)