Megdöbbentő csillagokat találtak a Tejútrendszeren

A Gaia űrteleszkóp illusztrációja

Az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia missziója 2022. június 13-án tette közzé a Tejútrendszer eddigi legrészletesebb térképét, amely csaknem kétmilliárd csillag adatait tartalmazza. A Gaia mostani, harmadik adatközlése keretében a csillagászok, köztük magyar kutatók lenyűgöző felfedezéseket mutattak be, melyek a furcsa csillagrezgésektől a csillagok „DNS-én" és a legfiatalabb, most születő csillagokon át egészen a Naprendszerben található kisbolygókig terjednek. A fiatal csillagok azonosítása Marton Gábor, az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Csillagászati Intézetének tudományos munkatársa vezetésével történt. A Gaia űrtávcső által most megfigyelt fényességváltozások részletesebb elemzése új ismeretekkel szolgálhat többek között az üstökösök, bolygók és távoli naprendszerek kialakulásáról, az eközben végbemenő kémiai átalakulási folyamatokról és a bolygópályák fejlődéséről.

Az ESA Gaia küldetésének célja a Tejútrendszer legpontosabb és legteljesebb többdimenziós térképének elkészítése, amely lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy rekonstruálják galaxisunk szerkezetét, illetve az elmúlt évmilliárdok alatt végbement fejlődését, valamint hogy jobban megértsék a csillagok életciklusát és helyünket a világegyetemben.

A Tejútrendszer mozgásban Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Mi az újdonság a harmadik adatközlésben?

A Gaia harmadik adatközlése (Data Release 3) a galaxis közel kétmilliárd csillagáról tartalmaz új, illetve a korábbiaknál pontosabb információkat. A katalógus olyan új adatokat foglal magában, mint a kémiai összetétel, a csillagok hőmérséklete, színe, tömege, kora és radiális, vagyis felénk közeledő vagy tőlünk távolodó mozgásának sebessége. Ezen információk nagy részét az újonnan közzétett spektroszkópiai adatok alapján egy olyan technikával azonosították, amelynek során a csillagok fényét - egy szivárványhoz hasonlóan - alkotó színeire bontják. Az adatok emellett különleges csillagok alcsoportjait is tartalmazzák, például az időben változó fényességű változócsillagokét.

A Gaia űrteleszkóp illusztrációja Forrás: European Space Agency - D. Ducros, 2013

Csillagrezgések

A Gaia új adataihoz kapcsolódó egyik legmeglepőbb felfedezés, hogy az obszervatórium, bár eredetileg nem erre készült, mégis képes észlelni a csillagrengéseket, vagyis a csillagok felszínén végbemenő, alakjukat megváltoztató apró mozgásokat. Az űrtávcső korábban már talált olyan sugárirányú rezgéseket, amelyek alatt a csillagok periodikusan tágulnak és zsugorodnak, miközben megtartják gömbalakjukat, a műszer azonban most más rezgéseket is megfigyelt, amelyek inkább a nagyméretű csillagcunamikhoz hasonlítanak. Ezek a nemradiális rezgések enyhén megváltoztatják a csillag alakját, ezért nehezebb őket észrevenni.

A csillagrengések sok mindent elárulnak a csillagokról, különösen a belső működésükről. A Gaia aranybánya lesz a nagytömegű csillagok csillagszeizmológiája szempontjából"

– mondta Conny Aerts, a belgiumi Leuveni Katolikus Egyetem professzora, a Gaia tudományos együttműködés tagja, aki a közelmúltban kapta meg a Kavli-díjat a témában végzett úttörő munkájáért.

A csillagok „DNS-e"

A csillagok összetétele sokat elárulhat születési helyükről és azt követő útjukról, így a Tejútrendszer történetéről is. Ezzel az adatközléssel a Gaia a galaxis eddigi legnagyobb kémiai térképét tárja elénk, Napunk szomszédságától a minket körülvevő kisebb galaxisokig, összekapcsolva azt a csillagok háromdimenziós mozgásával.

A Tejútrendszer kémiai térképe Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Egyes csillagok több „anyagot" tartalmaznak mint mások. Az ősrobbanás során csak könnyű elemek (hidrogén és hélium) keletkeztek, az összes többi nehezebb elem – melyeket a csillagászok egyöntetűen fémeknek neveznek ‒ a csillagok belsejében jött létre, és csak azok pusztulása után kerülhettek át újabb csillagokba. A csillagok kémiai összetétele tehát olyan, mintha a DNS-ük lenne, és döntő fontosságú információkkal szolgálhat az eredetükről. A Gaia segítségével az is látható, hogy a galaxisunk középpontjához és korongjához közelebbi csillagok fémekben gazdagabbak a távolabbiaknál. A műszer olyan csillagokat is azonosítani tudott kémiai összetételük alapján, amelyek eredetileg más galaxisokból származnak.

„Galaxisunk a csillagok gyönyörű olvasztótégelye. Ez a sokféleség rendkívül fontos, mert felfedi előttünk a Tejútrendszer kialakulásának történetét, feltárja a csillagok galaxison belüli vándorlásának és más galaxisokból való befogódásának folyamatait.

Azt is világosan megmutatja, hogy Napunk és mi is egy folyamatosan változó rendszerhez tartozunk, amely a különböző eredetű csillagok és gázok összeállása következtében jött létre"

– emelte ki Alejandra Recio-Blanco, a franciaországi Côte d'Azur-i Obszervatórium munkatársa, a Gaia tudományos kollaboráció tagja.

Kisbolygók, kvazárok és születőben lévő csillagok

A most közzétett további szakcikkek jól tükrözik, milyen mély és széles körű a Gaia űrtávcső felfedezéseinek köre.

Az új kettőscsillag-katalógus több mint 800 ezer kettős csillagrendszer tömegét és fejlődését mutatja be, míg a 156 ezer kis égitestet tartalmazó új kisbolygófelmérés Naprendszerünk eredetének felderítéséhez járul hozzá.

A Gaia emellett 10 millió változócsillagról, a csillagok közötti titokzatos makromolekulákról, valamint a saját kozmikus szomszédságunkon túli galaxisokról és kvazárokról is új információkat tár fel.

Kisbolygók a harmadik adatközlésben Forrás: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

A változócsillagok keresése és azonosítása különösen fontos terület a Gaia tudományos konzorciumában dolgozó magyar kutatók, közöttük Marton Gábor (CSFK) számára. A Gaia a fiatal csillagokat abban az állapotukban figyeli meg, amikor már bolygóképző korong van körülöttük, és ebben a korongban már bolygócsírák is megjelentek. „Amellett, hogy ezek a nagyon fiatal bolygók kitakarhatják szülőcsillaguk fényét, amit a Gaia érzékel is, egyéb módokon is kölcsönhatnak, ami szintén az űrtávcső által is észlelhető változásokat okoz a rendszerek fényességében. A Gaia hosszú ideig rendszeres időközönként „ránéz" ezekre a fényforrásokra, így kiválóan alkalmas arra is, hogy akár ritka, de drasztikus eseményeket is megfigyeljen" – foglalta össze Marton Gábor.

A fényességváltozások részletesebb elemzése felfedheti, hogy hogyan alakulnak ki a csillagok körül a különböző távoli naprendszerek, hogyan fejlődnek a bolygópályák, hogyan alakulnak át kémiailag a csillagközi porszemcsék olyan összetett anyagokká, amelyek az üstökösöket, kisbolygókat és bolygókat alkotják.

Forrás: Alex Cherney/CSIRO

„A konkrét objektumokat megcélzó programokkal ellentétben a Gaia egy felmérő misszió. Miközben a műszer szerte az égbolton több milliárd csillagot többször is megmér, olyan felfedezésekre is képes, amelyekről más, célzottabb küldetések lemaradnának. Ez az egyik nagy erőssége, és már alig várjuk, hogy a csillagászok közössége elmerüljön az új adatok elemzésében, és az eddig remélteknél még többet tudjunk meg galaxisunkról és környezetéről" – összegezte Timo Prusti, az ESA Gaia missziójának vezető kutatója.