Milyen lesz a Napunk sorsa 5 milliárd év múlva?

 

Mint egy doboz bonbon: a planetáris ködöknél sosem tudhatjuk, mire bukkanunk.

A Hubble-űrtávcső felvételeiből összeállított gyűjtemény 99 planetáris ködről (és a Gomez Hamburgere protoplanetáris ködről). (Forrás: Hubble / ESA / NASA; feldolgozta: Judy Schmidt CC BY 2.0)

A planetáris ködök számos formában és színben megmutatkozhatnak, és látványuk lenyűgözi mind az amatőr szemlélőket, mind pedig az elméleti szakembereket. Ezek a kis tömegű csillagok körül létrejövő, gázból és porból álló burkok spirál vagy pillangó alakzatban, rózsaként vagy kozmikus szemként is megjelenhetnek. Egy kutatócsoport most a csillagfejlődés egy korábbi szakaszát vizsgálta, hogy megtudjuk, miért vesznek fel a planetáris ködök bizonyos formákat.

Egy lépés vissza, két lépés előre

Régóta tudjuk, hogy a planetáris ködök a Naphoz hasonló, kis tömegű csillagok utolsó napjaiban alakulnak ki. A csillagok ledobják a külső rétegeiket, és mi ezt az anyagot látjuk ragyogni a Földről, miután a csillagmagok fehér törpékké roskadtak össze.

Az azonban kérdés, hogy az öregedő csillagokból származó, feltehetően szimmetrikus anyagfelhők mitől vesznek fel gyönyörű, aszimmetrikus formákat. Egyes elméletek szerint a társcsillagok hatása okozza, de a legújabb kutatások szerint még az óriásbolygók is hatással lehetnek a Naphoz hasonló csillagok kiáramlásaira.

A planetáris ködök kialakulásának megfejtéséhez Leen Decin (KU Leuven University) és munkatársai a csillagfejlődés egy korábbi fázisát, az aszimptotikus óriáság (Asymptotic Giant Branch, AGB) időszakát vizsgálták. A hűvösebb vörös óriások akkorára tudnak kitágulni, mint a Föld pályája, és több ezerszer fényesebben ragyognak, mint a Nap. Fűtőanyaguk elfogy, és már csak szenet állítanak elő fúzióval a magjukban. (Az aszimptotikus óráság csillagai életük későbbi szakaszában rubinvörös széncsillaggá válnak.)

Egy AGB csillag 0,01% naptömeget veszít minden évben, és ezzel megkezdődik külső rétegeinek leválása. A tömegvesztés nagy mértéke eddig elfedte azt, ami a csillaghoz közelebb történik.

Az AGB fejlődési állapot rövid ideig tart, és ez is megnehezíti azt, hogy megértsük a kis tömegű csillagok fejlődésének végső szakaszát. Az AGB csillagok tömegüktől függően csak 100 ezer, legfeljebb 20 millió évre vannak attól, hogy planetáris köddé váljanak. A planetáris köd kialakulása néhány ezer évig tart, csillagászati szempontból csupán egy pillanatig, és a köd maga csak nagyjából 20 ezer évig marad meg, aztán szétoszlik a csillagközi térben.

Csillagszelek és társcsillagok

A kutatók 12 AGB csillagot vizsgáltak meg a chilei Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) antennahálózattal. Az ilyen nagy hullámhosszokon végzett vizsgálatokkal az ALMA át tud hatolni a csillagokat körülvevő gázon és poron, hogy felfedje a csillagok kiáramlásait, és megkérdőjelezze a korábbi feltételezéseket a ködök alakjával kapcsolatban.

Az idősödő, hűvös csillagok csillagszeleiről készített összeállításon a legkülönbözőbb morfológiájú ködöket látjuk szubmilliméteres hullámhosszokon: korongokat, kúpokat és spirálokat – ellentétben a fenti, a Hubble által látható tartományban rögzített képekkel. A gázokat a mozgásuk alapján színezték: a kék anyag felénk tart, a vörös pedig távolodik tőlünk. (Forrás: L. Decin / ESO / ALMA)

A Science című folyóiratban közzétett szeptember 18-i tanulmány szerint a 12 AGB csillag közül egyiknek sincsenek szimmetrikus kiáramlásai. Mindegyiknél látunk valamilyen ívet vagy héjat, némelyikük spirál alakú, kétpólusú vagy szem formájú.

„Mindegyik csillag, amely korábban csak egy szám volt nekünk, egyedivé vált.” – mondja a szakcikk társszerzője, Miguel Montargès (KU Leuven). „Így már saját személyiséggel bírnak. Ez a nagy pontosságú megfigyelések csodája: a csillagok nem csak egyszerű fénypontok többé.”

Csillagok nagy populációinak vizsgálataiból az derült ki, hogy az AGB csillagoknak általában van legalább egy olyan kísérőjük, amely ötször nagyobb tömegű, mint a Jupiter. Akár csillagok, akár óriásbolygók ezek a kísérők, valószínűleg hatással vannak arra, hogy milyen formát vesznek fel a csillagok kiáramlásai.

A kiáramlás sebessége szintén fontos tényező: a csillag anyagvesztésével a kísérő pályája kitágul. A kutatók az ALMA adatai alapján kidolgoznak egy egyenletet, amely megjósolja, hogy elsősorban a csillag pólusainál áramlik-e ki az anyag – ez a gyenge kiáramlást produkáló és közeli kísérővel rendelkező csillagoknál jellemző –, vagy spirál alakzatot vesz fel az egyenlítő mentén, amit sokkal gyakrabban találnak erős kiáramlást produkáló és távolabbi kísérővel rendelkező csillagoknál.

A Nap jövője

Mit jelent mindez a Nap számára? Hét milliárd év múlva a Nap is fehér törpévé válik, amelyet egy gyönyörű planetáris köd vesz majd körül. A kutatók szerint a Jupiter, sőt még a Szaturnusz is elég nagy ahhoz, hogy szerepet játsszon a planetáris köd alakjának kialakításában. „A számításaink azt mutatják, hogy az idős, haldokló Nap körül egy gyenge spirálvonal fog kialakulni.” – mondja Levin.

Forrás: csillagászat.hu

Sky & Telescope