A kutatók 88 éven át próbáltak választ keresni arra a kérdésre, hogy hogyan tud egy fiatal csillag majd egy évszázadon át folyamatosan fenntartott kitörést produkálni, ám most úgy tűnik, sikerült lerántaniuk a leplet a rejtélyről.

Ez a bizonyos csillagrendszer az FU Orionis (FU Ori) nevet viseli, és mint ahogy a neve is mutatja, az Orion csillagképben található, a Földtől 1500 fényévre. A csillagászok ezt a különleges változócsillagot 1936-ban vették észre, amikor a fényessége hirtelen ezerszeresére nőtt. Eleinte az volt az általános vélekedés, hogy ilyen mértékű, illetve időskálájú fényességváltozás csak az idős csillagok végállapotakor bekövetkező szupernóva-robbanások során lehetséges, ám az FU Ori rendszer már csak az életkorával is kakukktojásként viselkedett: kozmikus időskálákon nézve az egyébként szoros kettőscsillagból álló rendszert a 2 millió éves kora a fiatal csillagok közé sorolja, ellentétben például 4,6 milliárd éves Napunkkal, amely éppen élete közepe felé tarthat.

Egy kutatócsoport a nemrégiben a Chile északi részén található ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nevű, 66 rádiótávcsőből álló távcsőhálózat használatával igyekezett választ keresni a fiatal csillagrendszer rendkívüli fényességváltozásának megválaszolatlan kérdéseire.

Az FU Ori kitörésének felfedezése egy teljesen új csillagosztály megjelenéséhez vezetett, amelyet FUor típusú csillagoknak nevezünk. Ezek olyan, fiatal csillagok, amelyek hirtelen felfényesedést, majd a felfényesedésnél sokkal-sokkal lassabb halványodást mutatnak, akár évtizedekig fenntartott fényes állapottal. Később a kutatók rájöttek arra, hogy a FUor csillagok robbanásszerű hirtelenséggel történő fényességváltozásának oka az anyagbefogásban rejlik. Ezen csillagok körül ugyanis található egy tömegbefogási, vagy más szóval akkréciós korong, amelyből anyag áramlik a csillag felszínére. Később ennek a korongnak az anyagából alakulnak ki a csillag körüli bolygók is.

Az FU Orionis csillagból kiáramló anyag, illetve a korongról a csillagra áramló szén-monoxid gázsugár művészi ábrázolása. (Forrás: NSF/NRAO/S. Dagnello.)

„Az FU Ori majdhogynem 100 éve kebelezi be a körülötte lévő akkréciós korong anyagát, és produkálja a folyamatos kitörését. Most végre talán megtaláltuk a választ arra a kérdésre, hogy a fiatal csillagok miként növelik a tömegüket, és miért mutatnak kitöréseket.” – nyilatkozta Antonia Hales, a kutatás vezetője. – „Most először tudtuk közvetlen mérésekkel is igazolni azt, hogy az anyaggyűjtés folyamata hogyan táplálja egy fiatal csillag kitöréseit. Már az ALMA működésének kezdete, tehát 2012 óta vizsgáljuk az FU Orionist, így felbecsülhetetlen érzés végre válaszokat kapni a kérdéseinkre.”

A kutatócsoport legérdekesebb eredményei közé tartozik az FU Ori csillagot és akkréciós korongját összekötő, főként szén-monoxidból álló gázsugár kimutatása. Bár ebben a vékonyka anyagfonálban jelenleg is anyag áramlik a csillag felszínére, ez még önmagában nem elég ahhoz, hogy magyarázatot adjon a csillag lassan 100 éve tartó folyamatos kitörésére. A csoport tagjai szerint az anyagfonál, amelyet most az ALMA távcsőhálózat kimutatott, egy korábban kialakult, jóval vastagabb anyagcső maradványa lehet. Hales szerint az is lehetséges, hogy ez a nagyobb anyagáramlás okozta a rendszer korábbi instabilitását, és váltotta ki a nagy fényességváltozással járó kitörést.

Annak érdekében, hogy elméleteiket mérésekkel is alátámasszák, a csoport tagjai az ALMA távcsőhálózat 66 távcsövének többféle beállításával vizsgálták az FU Ori csillagrendszerben történő anyagáramlást, a mérési eredményeket, például a vizsgált anyagfonál alakját és a benne lévő anyag áramlási sebességét pedig igyekeztek a fiatal csillagok anyaggyűjtését leíró numerikus modellekkel is alátámasztani.

Az ALMA távcsőhálózat méréseinek segítségével újonnan felfedezett szén-monoxid szál, amely összeköti a központi csillagot akkréciós korongjával. (Forrás: NSF/NRAO/S. Dagnello.)

Az FU Ori-ra áramló anyagfonál mellett a kutatók a csillag felszínéből kiáramló, szintén szén-monoxidból álló anyagkiáramlást is kimutattak, amelyet azonban nem hoznak közvetlen kapcsolatba a rendszer korábbi kitöréseivel.

„A FUor típusú csillagok további vizsgálatával bebizonyíthatjuk a fiatal csillagok fejlődéséről, illetve a körülöttük lévő bolygók kialakulásáról szóló elméleteinket. Az anyagbehullások kimutatásával választ kaphatunk a fiatal csillag kitöréseivel kapcsolatban, a kifelé áramló anyag kémiai összetételének meghatározásával pedig számot adhatunk a jövőben a csillag körül kialakuló bolygórendszer összetételére.” – összegezte Hales.

A csoport az itt leírt eredményeket az Astrophysical Journal című folyóiratban tette közzé.

Érdemes megjegyezni, hogy az FU Ori típusba tartozó és hasonló fiatal eruptív változócsillagok kutatása a HUN-REN CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében is aktívan művelt terület, Ábrahám Péter, Kóspál Ágnes és munkatársaik rendszeresen publikálnak a területen. Friss eredményeikről a csillagaszat.hu is be szokott számolni, l. például itt és itt.

A cikk forrása: https://www.space.com/orion-erupting-star-system-mystery-alma