Leleplezte a rejtőzködő csillagokat az új űrtávcső

A csillagok hatalmas por- és gázködök belsejében születnek meg, amelyekbe optikai távcsövekkel nem láthatunk bele. Az infravörös űrtávcsövek azonban "átlátnak" a sűrű anyagfelhőkön, és megfigyeléseik révén egyre pontosabban értjük, hogyan keletkeznek a csillagok. A legújabb ilyen űrtávcső az európai Herschel, amelynek első tudományos eredményeit csütörtökön mutatták be Hollandiában.

A 2009 májusában Föld körüli pályára állított Herschel-űrtávcső első tudományos eredményeiről az Európai Űrügynökség (ESA) hollandiai központjában csütörtökön tartottak sajtótájékoztatót. A Herschel az eddigi legnagyobb tükörátmérőjű infravörös távcső a Föld körüli pályán - megfigyelései ezért új ablakot nyithatnak távoli és nehezen vizsgálható objektumok felé.

Rejtőzködő csillagok

Az első eredmények között kiemelték a szakemberek, hogy a távcső a csillagkeletkezés számos eddig ismeretlen részletét fedte fel, amelyek csak az infravörös tartományban vehetők észre, mivel sűrű anyagfelhők takarják a csillagok kialakulási helyét. Az RCW 120 jelű csillagkeletkezési régióban egy olyan égitestet is megfigyeltek vele, amely a következő közel százezer évben a Tejútrendszer egyik legnagyobb tömegű és energiakibocsátású csillagává alakulhat. Az objektum már most 8-10-szer több anyagot tartalmaz, mint a Nap, és a közelében még 2000 naptömegnyi gáz- és poranyag található, amelynek egy része a növekvő égitestre hullhat. Az ilyen nagytömegű csillagok keletkezésének megfigyelése fontos, mivel összeállásuk módja kevésbé ismert, mint a Napunkhoz hasonló és annál kisebb tömegű égitesteké. A Herschel ezen a területen sok újdonságot nyújthat, mivel "belelát a legsűrűbb csillaggyárak" belsejébe is.

A formálódó, nagytömegű csillagok már születésük során olyan intenzív sugárzást bocsáthatnak ki, amely "szétfújhatja" az őket körülvevő anyagot - így elvileg nem érhetnék el a később megfigyelt nagy tömeget. Ennek ellenére viszonylag sok ilyen csillagot ismerünk (néhányuk tömege elérheti akár a 150 naptömeget is). A Herschel most egy ilyen objektumot figyelt meg a keletkezése korai szakaszában, abban az időszakban, amelynek vizsgálatával megoldhatjuk a nagytömegű csillagok keletkezését övező évtizedes rejtélyt. Az új felfedezések között sok olyan csillagkeletkezési zóna is akad, amelyek néhányszor tíz fényév hosszú elnyúlt alakzatok mentén sorakoznak, mintha hatalmas szálakat alkotnának Galaxisunkban.

Az RCW 120 jelű csillagközi buborék. A belsejében lévő csillag sugárzása "fújta" az üreget a csillagközi térbe az elmúlt 2,5 millió évben. A képen sok olyan rejtőzködő objektum is mutatkozik, amelyek csak az infravörös tartományban azonosíthatók (ESA/PACS/SPIRE/HOBYS Consortia)

Távoli csillaggyárak

A Herschel-űrtávcső által megfigyelt távoli galaxisok infravörös sugárzása a bennük lezajló csillagkeletkezés intenzitására utal - minél több égitest keletkezik bennük, annál erősebb az energiakibocsátásuk ezen a hullámhosszon. A korábbi feltételezések alapján a galaxisok közel hasonló ütemben "gyártottak" új csillagokat az elmúlt 3 milliárd évben - az új megfigyelések nyomán azonban ez nem így látszik. Ebben az időszakban sok galaxisban kimagaslóan heves, az átlagos szintet 10-15-szörösen meghaladó intenzitású csillagkeletkezés zajlott.

Meglepetés volt a szakembereknek, hogy ionizált, azaz elektromos töltésű vízmolekulákat is azonosítottak a Herschel mérései alapján a csillagközi felhőkben. A csillagkeletkezési régiókban uralkodó intenzív sugárzások hozhatják létre ezeket a sajátos összetevőket - amelyek egyelőre ismeretlen módon, de erősen befolyásolhatják a csillagközi felhőkben zajló kémiai reakciókat.

Egy csillagkeletkezési régió saját Galaxisunkban, ahol a fiatal égitestek intenzív sugárzásuk révén buborékokat fújtak a csillagközi anyagba. A kép nagyméretű változatának letöltése (ESA/Hi-GAL Consortium)

Magyar közreműködés a programban

Az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetében dolgozó szakemberek már korábban részt vettek az ISO (Infrared Space Observatory, Infravörös Űrobszervatórium) földi munkálataiban, emellett használják a NASA Spitzer-űrtávcsövének megfigyeléseit. A Herschel-űrtávcső programjában az MTA Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének Infravörös Csillagászati Csoportja is részt vesz a MŰI és az ESA PECS programjának támogatásával. A 2007-ig tartó előkészítő fázisban az űrteleszkóp Herschel Konfúziós Zaj Modelljét fejlesztették a szakemberek, amely csökkenti az égi háttér által létrehozott bizonytalanságot a mérésekben. A munka során beépítették az észlelők által használandó HSPOT nevű alkalmazást a megfigyeléseket tervező programcsomagba. Tesztelték továbbá a PACS műszert, a Herschel infravörös képalkotó fotométerének és spektrográfjának földi példányát. Elsősorban azt vizsgálták, milyen hatással vannak a hőmérsékletváltozások a detektor szolgáltatta adatokra és azok pontosságára.

Mint azt dr. Both Előd, a Magyar Űrkutatási Iroda vezetője elmondta az [origo]-nak, hazánkban több olyan együttműködés is zajlik, amelyek az Európai Űrügynökség programjaihoz kapcsolódnak. Szintén a Csillagászai Kutatóintézetben Szabados László vezeti a Gaia-űrtávcsőhöz kapcsolódó munkát, amelyben a Tejútrendszert alkotó csillagok térbeli jellemzőit határozzák meg minél pontosabban, de nagyszámú csillag mozgását és színképi jellemzőjét is elemzik. Emellett Paparó Margit a COROT űrtávcső programjában vesz részt, valamint Ludmány András (Debrecen) egy napfizikai programot vezet. A magyarok aránya ezekben a programokban a más európai országokban jellemzőhöz hasonló. Fontos ugyanakkor megjegyezni, hogy ezek a csillagászati programok nem azonosak a magyar űrtevékenységgel - utóbbi sokkal szerteágazóbb és több területet ölel fel.

Áttekintés a Hershel-űrtávcső első eredményeiről (ESA)

Herschel: az eddigi legjobb infravörös űrtávcső

A korábbi űrobszervatóriumoknál nagyobb teljesítményű Herschel-űrtávcső 3,5 méteres tükrével az eddigi legnagyobb átmérőjű infravörös teleszkóp a világűrben. Szélesebb spektrális tartományt fed le elődeinél, megfigyeléseit a távoli infravöröstől a szubmilliméteres tartományig, az 55 és 672 mikrométeres hullámhosszak között végzi.

Az eredetileg FIRST (Far Infrared and Submillimeter Telescope) névre keresztelt obszervatórium elődei között említhető az 1983-ban felbocsátott IRAS, majd az 1995-től működő ISO, valamint a 2003-tól üzemelő Spitzer-űrteleszkóp.

A Herschel-obszervatórium 7,5x4x4 méteres, közel 3,4 tonnás űreszköz, fedélzetén egy 3,5 méter átmérőjű, úgynevezett Cassegrain rendszerű távcsővel. Detektorai az infravörös, illetve szubmilliméteres hullámhosszokon üzemelnek. Ebben a tartományban az alacsony hőmérsékletű objektumok tanulmányozhatók ideálisan, amelyek más hullámhosszokon nehezen vizsgálhatók, mivel gyakran sűrű, átlátszatlan csillagközi felhők belsejében rejtőznek.

2009 májusa: a Herschel-űrtávcső leválik az utolsó fokozatról (illusztráció, ESA)

Ebben a tartományban ugyanakkor a bolygónk légkörében lévő vízgőz alig engedi át a sugárzást, ezért az ilyen megfigyelések a Föld körüli pályáról végezhetők ideálisan. A Herschel a célpontjairól összegyűjtött sugárzást három detektorral vizsgálja.

• HIFI (Heterodyne Instrument for the FAR Infrared): nagyfelbontású spektrométer,
• PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer): képfelvevő fotométer és spektrométer,
• SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver): képfelvevő fotométer és Fourier-spektrométer.

A műszerek rendkívüli érzékenységének elérésében az alacsony üzemelési hőmérséklet segít: az űrtávcső detektorait működés közben abszolút nulla fok körüli hőmérsékletre hűtik, amire közel 2000 liter folyékony hélium szolgál. Emellett néhány további eljárás is segíti, hogy a PACS és a SPIRE érzékelők hőmérséklete állandóan 0,3 Kelvin, tehát az abszolút zéró felett mindössze háromtized fokkal legyen. A napsugárzástól és a Föld felől érkező zavaró fényektől egy pajzs védi a szondát, ezen kaptak helyet a napelemek is.

Animáció a Herschel-űrtávcső működéséről (ESA)

Célpontok: születő égitestek, ősi galaxisok és csillagközi vegykonyha

Az űreszköz tervezett élettartama három év, amelyet jó esetben egy évvel hosszabbíthatnak meg. A hűtőfolyadékként szolgáló folyékony hélium ugyanis idővel elfogy, és innen kezdve a műszerek érzékenysége drasztikusan lecsökken.

A Herschel-űrtávcső fő kutatási területe a galaxisok keletkezése és korai fejlődése, a Tejútrendszer csillagközi felhőinek vizsgálata, az ott zajló kémiai reakciók és a születő csillagok elemzése, emellett bolygólégkörök, holdak és üstökösök gázburkainak tanulmányozása. Az űrtávcső startjára 2009. május 14-én került sor, mint arról korábban beszámoltunk.

Áttekintés a Planck- és a Herschel-űrtávcsövek progamjáról (ESA)