Láttuk a szupernóvát az M101-ben! Na de kérem… Nem itt kezdődik az este! Tudom, mindenki kíváncsi a szupernóvára, úgyhogy álljon itt: távcsővégre kaptuk a halványodóban lévő SN 2023ixf-et. Így is lehet. Aki viszont a tárcairodalmon és az amatőrcsillagászati bulvárhíreken túl valami bensőségesebbre is vágyik, az olvasson tovább.
Csillagászat fényes nappal
2023. 07. 16. estéje nappal kezdődött. Mondanám, hogy egy átlagos estének indult, de hát ha az ember Piszkéstetőn tölt néhány hetet, egy este sem lehet átlagos. Szóval, az este egy Piszkésen átlagosnak mondható vacsorával indult: hűs szellő, csodás színekbe boruló természet, a leboruló Nap a hegyek mögött, illatozó vacsora, doromboló macskák, harmónia, béke és nyugalom. Szemben velem témavezetőm, Regály Zsolt, akivel az éppen aktuális kutatási témánkat vitatjuk meg két pohár frissítő között.
A ház azonban nem csak tőlünk hangos: Pál András és Horti-Dávid Ágoston – szintén a Konkoly Csillagászati Intézet munkatársai – a főépület erkélyéről igyekeznek szabad szemmel megpillantani a Vénuszt. Ideig-óráig ugratjuk őket, hogy úgysem fog sikerülni, aztán mikor binokulárral látni vélik a célpontot, mi is felmegyünk, hogy tegyünk egy próbát a szabadszemes észleléssel. A feladat nem egyszerű, mivel a Nap még nem bukott le, a horizont pedig fátyolfelhős. A legjobb taktikának végül a következő bizonyul: “Állj ide”, mondja Andris, “takard ki a fallal a Napot és a hegyeket egészen addig a pontig, majd onnan a fal mentén gyere felfele egy arasznyit. Ha egyszer meglátod, már nem tudod nem meglátni!” És tényleg! Ott ragyog a Vénusz teljes pompájában. Sokáig nézegetjük, binokulárral a sarlóját is tanulmányozzuk.
Egyszer csak észbe kapunk, hogy még mindig nappal van, és jó lenne naplemente előtt a Merkúrt is elcsípni. Hiába járjuk azonban körbe a bolygó potenciális helyét oda-vissza tízszer, százszor, szabad szemmel, majd binokulárral, állvány nélkül, aztán állvánnyal, nem leljük a Merkúrt. Maradnak tehát a napfoltok. Zsolt 20×80-as Celestron binokulárjának képét vetítjük ki az épület fehér falára. Öt hatalmas foltot figyelünk meg, mindegyik brilliáns.
Idővel újra a domboldal felé fordulunk, hogy ámuljunk a naplementén. Milyen mindennapos dolog, mégis, itt valahogy minden egyes alkalom más, gyönyörű és igéző. A frissen lebukott Nap mögött vérvörösbe vált a táj, kezünket kitartva és lassan mozgatva gyönyörű krepuszkuláris jelenséget figyelhetünk meg: a környező magyar és szlovák hegységek árnyéka rávetül az égre, ami ekkor vörösben, narancsban, aranyban, lilában és türkizkékben játszik.
A naplemente színei és krepuszkuláris jelenségek Piszkéstetőről.
A csillagok életük jelentős részét azzal töltik, hogy magjukban fúziós folyamatok során hidrogént alakítanak héliummá. Ez utóbbi később újabb fúzió révén szénné és oxigénné alakul. Amennyiben a csillag tömege nem haladta meg Napunk tömegének nyolcszorosát, a fúziós folyamatok itt befejeződnek. Az ilyen csillagok életük végén ledobják külső rétegeiket. A folyamatosan táguló köpenyt planetáris ködnek nevezzük. Közepén egy sűrű, szénből és oxigénből álló csillagmag marad hátra, mely zsugorodni kezd, hőmérséklete pedig gyorsan emelkedik. Benne az atomok elveszítik elektronjaikat (ionizálódnak), az atommagok így rendkívül kis térrészre tudnak tömörülni. A gravitációnak már csak az elektronok degenerációs nyomása képes ellentartani, ennek segítségével kerül a mag újra egyensúlyba. Az ily módon kialakult csillagmaradványokat fehér törpéknek nevezzük.
A fehér törpék sugara a Földével összemérhető, átlagos tömegük 0,6-szerese a Napénak. Energiatermelés már nem zajlik bennük, így kialakulásuktól fogva folyamatosan hűlnek. A hűlés addig tart, amíg a csillag egyensúlyba nem kerül a kozmikus háttérsugárzás mindenkori hőmérsékletével. Ekkortól az objektumot fekete törpének nevezzük. A hűlési folyamat azonban hosszabb időt vesz igénybe, mint az Univerzum jelenlegi kora, így ma még nem figyelhetünk meg fekete törpéket.
A kis tömegű csillagok életútja. Az életük végeztével kialakuló csillagmaradványt fehér törpének nevezzük. Forrás: Encyclopedia Britannica
Bolygók fehér törpék körül?!
A legtöbb érv amellett szólna, hogy fehér törpék körül nem találhatunk bolygókat stabil pályán. Amikor ugyanis egy kis tömegű csillag élete végéhez közeledve vörös óriássá fúvódik fel, elnyelheti a körülötte szűk pályán – kb. három csillagászati egységen (CSE) belül – keringő bolygókat. Az a kérdés továbbra is megválaszolatlan, hogy bolygók túlélhetnek-e a csillag híg köpenyében keringve.
Azonban nem csak a közel keringő bolygók számíthatnak sanyarú sorsra csillaguk életének végeztével. Amikor ugyanis a csillag lefújja-ledobja köpenyének jelentős részét, a tömegvesztés hatására a körülötte keringő bolygók pályája jelentős mértékben megváltozhat. Kepler III. törvényének megfelelően ez első sorban a pálya tágulását jelenti, ami sok esetben ahhoz vezet, hogy a bolygók elhagyják a rendszert. Ezen felül az esetlegesen túlélő bolygók a csillaguk fehér törpévé válása után is megzavarhatják egymás pályáit, így egymásba ütközhetnek, elhagyhatják a rendszert, vagy a csillagba eshetnek. Összességében tehát valószínűtlen, hogy egy fehér törpétől tíz CSE (Csillagászati Egység) távolságon belül keringő bolygót fedezzünk fel (összehasonlításképp: a Szaturnusz 9,5 CSE-re kering a Naptól).
És mégis, mára nem egy fehér törpe körül fedeztek fel bolygókat a kutatók! Az első, témához kapcsolódó felfedezés Stephen E. Thorsett és kutatócsapatának érdeme. Az elsőként 1993-ban észlelt bolygó azonban egy pulzár-fehér törpe rendszer (PSR B1620-26 AB) közös tömegközéppontja körül kering 23 CSE fél nagytengelyű pályán. Ez a rendszer ráadásul az M4 gömbhalmazban található, így fejlődése több szempontból is merőben különbözik a továbbiakban bemutatandó, magányos fehér törpék körül keringő bolygókétól.
Meglepetésként érte a tudományos közösséget Andrew Vanderburg és munkatársainak 2015-ös felfedezése, a WD 1856+534 fehér törpe esetében a TESS űrtávcső mérési adataiban bolygófedésre utaló jeleket találtak, amint a planéta periodikusan elhaladt a csillaga előtt. A WD 1856+534 rendszerről készült későbbi vizsgálatok során kiderült, hogy a felfedezett bolygó nincs egyedül: a rendszerben további öt (!) törpebolygó kering. Az égitestek körpályán keringenek, csillagukat csupán 4,5-4,9 órás periódussal kerülik meg, így pályájuk fél nagytengelye 0,005-0,0056 CSE-nek adódik. Az objektumok mind kis méretűek, átmérőjük 1-100 km közötti. (A Naprendszerben az ilyen méretű bolygók szinte kisbolygónak számítanának- A szerk.)
Ahogy az lenni szokott, az első felfedezést hamar sok másik követte. A WD 1856+534 rendszer feltérképezése óta további 11 bolygót fedeztek fel a kutatók fehér törpecsillagok körül. Közülük hat kis mérete és nagy sűrűsége alapján csakis kőzetbolygó lehet. Sőt, egyikük sűrűsége olyan hatalmas, hogy csakis egy kőzetbolygó vasmagjáról lehet szó. A felfedezett planéták mindegyike a fehér törpéhez közel kering, pályájuk fél nagytengelye csupán 0,003-0,36 CSE. A11 felfedezésben benne foglaltatik továbbá egy jégóriás és négy gázóriás bolygó is. Egyikük igen távol kering a csillagtól (2500 CSE-re), kettő közepes (11, illetve 35 CSE), kettő pedig szűk pályán kering (0,02, illetve 0,07 CSE). Tömegük a Jupiter tömegének 2,5-14-szerese.
Adódik tehát a legfontosabb kérdés: hogyan kerülnek ide ezek a bolygók? Azon óriásbolygók esetében, melyek jelentős távolságra keringenek csillaguktól (11 CSE és felette), a pálya helyzete könnyedén magyarázható a csillag óriásági tömegvesztése során fellépő pályatágulás segítségével. Azonban a többi óriásbolygó, illetve a kőzetbolygók mindegyike rendkívül közel kering a csillagához.
Egy fehér törpe körül keringő bolygó, mely éppen szétesőben van. Az elvesztett szilárd anyag a nagy hőmérséklet hatására szublimál, így por és gáz együtt alkot egy üstökösszerű csóvát.
Széteső bolygók, fémszennyezett csillagok
A kis fél nagytengelyű bolygók mind az úgynevezett Roche-határon belül keringenek: ilyen közel a csillaghoz a saját gravitációs erejük nem tud ellentartani a csillag által kifejtett árapályerőknek, és ezért feldarabolódnak. Valószínű tehát, hogy ezeket a planétákat szétesés közben figyelhetjük meg. Ezt alátámasztja az is, hogy amikor a bolygók elhaladnak csillaguk előtt, a csillag fényességének megváltozása aszimmetrikus. Utóbbi ugyanis egyértelmű jele annak, hogy a bolygókról anyag távozik el, vagyis egy porból vagy illó anyagokból álló, üstökösszerű csóvát húznak maguk után.
A Roche-sugáron belül tartózkodó bolygókkal rendelkező fehér törpék egy további különlegességet is mutatnak: légkörük fémekkel szennyezett. Egy fehér törpe felszínén a gravitációs gyorsulás jelentős, így a nehezebb elemek a csillag középpontjához közelebb találhatók. E szerint légkörükben, azokban a rétegekben, melyeket spektroszkópia segítségével még meg tudunk figyelni, csak a legkönnyebb elemeknek lenne szabad felgyülemleni: hidrogénnek és héliumnak. A fémszennyezett légkörű fehér törpék esetében azonban a fentieknél nehezebb elemeket lehet kimutatni a csillagok spektrumában. Az első fémekkel szennyezett atmoszférájú fehér törpét Adrian van Maanen fedezte fel 1917-ben. Azóta a legkülönfélébb elemek jelenlétét sikerült kimutatni több mint ötven fehér törpe légkörében, úgy mint: O, Na, Mg, Al, Si, P, Ca, Fe, Co, és Ni.
Egy égitest szétesése a Roche-sugáron (fehér folytonos vonal). Időrendi sorrendben: bal felső panel: az égitest alakja a Roche-határ közelébe érve elnyúlik a csillag árapályerőinek hatására. Jobb felső panel: az égitest saját gravitációja nem tud ellentartani az árapályerőknek, így darabjaira hullik. Bal alsó panel: a keletkező törmelék a csillaghoz közelebb gyorsabban, attól távolabb lassabban kering, így az eredeti pálya mentén széthúzódik. Jobb alsó panel: a törmelék gyűrűt formál. Amennyiben a gyűrűben gáz is jelen van, a por és gáz a csillag felszínére esik a viszkozitásnak köszönhetően.
A fehér törpék légkörének fémszennyezettségét a következőképpen magyarázhatjuk: amennyiben egy bolygó a fehér törpe Roche-határán, vagy azon belül kering, anyagot veszít. Ez az anyag a csillag sugárzásának segítségével egyre szűkebb és szűkebb pályára kerülhet (Poynting-Robertson effektus). Ahogy egyre közelebb jut a csillaghoz, a hőmérséklet egyre növekszik, így a por gázzá szublimál. Ez a gáz aztán (a viszkozitás hatására) további pályazsugorodásnak lesz kitéve, és a csillagra hull. Így kerülnek tehát a csillagászati értelemben vett fémek a fehér törpe légkörébe, amivel magyarázhatóvá válik az anomális fémtartalom.
A fémes légkörű fehér törpék spektruma jól reprezentálja a szennyezőanyag összetételét. Az eddigi mérések alapján ezek összetétele hasonló a naprendszerbeli aszteroidákéhoz, illetve kőzetbolygókéhoz. Ez nem meglepő, hiszen a legtöbb, Roche-sugáron belül tartózkodó, szétesőben levő planéta összetétele is földszerű. Természetesen most is akadnak kivételek: két, a fehér törpéjük Roche-sugarán jócskán kívűl keringő gázbolygó központi csillaga szintén fémes légkörű. Adja magát a kérdés, hogy vajon ezekben a rendszerekben is vannak-e a Roche-határon belül keringő kőzetbolygók?
További érdekességképpen megjegyzendő, hogy a fehér törpék atmoszférájában fellelhető fémek izotóparányai alapján a közeljövőben az is megállapíthatóvá válhat, hogy a csillagba eső bolygón lemeztektonikai folyamatok is végbementek-e. Lemeztektonika természetesen csak kőzetbolygók felszínén lehetséges, azonban a Földön alapvető fontosságúak a szénkörforgás, és ezzel együtt az élet fenntartásához.
Jelen írás nem születhetett volna meg Dr. Regály Zsolt kitartó témavezetői munkája és mérhetetlen odaadása, valamint a Konkoly Csillagászati Intézet demonstrátori programjának és a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-23-2 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatása nélkül.
2023. december 8-án került megrendezésre az Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi karának csillagász TDK konferenciája. A TDK, avagy Tudományos DiákKör lehetőséget ad az egyetemista (illetve a kiemelkedő középiskolás) diákoknak bekapcsolódni egy-egy kutatócsoport munkájába témavezetőjük segítségével. A TDK ezzel a tehetséges egyetemisták számára ugródeszkaként szolgál a későbbi, immár önálló kutatási tervek megvalósításához, és a csillagász-kutatói életpálya megkezdéséhez.
A konferencia keretében idén 17 fiatal mutatta be szakmai zsűri előtt az elmúlt fél-egy év kutatásainak eredményeit. A prezentációkban a hallgatók felvázolták kutatási témáikat, a feltett kérdéseket és az ezek megválaszolásához alkalmazott módszereket, majd ismertették eredményeiket. Az esemény színvonalát mutatja, hogy több hallgató is azzal zárta előadását, hogy munkájából hamarosan szakmai publikáció is készül. A délután folyamán a legkülönfélébb témákban hallhattunk előadásokat, szó esett többek közt gömbhalmazokról, galaxisok ütközéséről, kozmikus sugárzásról, naprendszerbeli kis égitestekről, fehér törpecsillagokról és szupernóvákról is. A hallgatók egy része távcsöves észlelési adatok feldolgozásával foglalkozott, néhányan pedig numerikus modelleket fejlesztettek.
A konferenciát követően a versenyző hallgatók egy, az előadás tematikáját részletesebben kifejtő dolgozatot is leadtak, melyet a szakmai zsűri az előadáshoz hasonlóan több szempont alapján értékelt. Idén 11 versenydolgozat született, hatan pedig rövidebb témabemutató előadásokkal készültek a konferenciára.
Az eredményhirdetésre január 16-án került sor. A zsűri a kari konferencián bemutatott dolgozatok mindegyikét kellő színvonalúnak találta ahhoz, hogy a következő, 2025-ben Pécsen megrendezendő Országos Tudományos Diákköri Konferencián (OTDK) is bemutatásra kerülhessen.
Minden résztvevő, kutató diáknak gratulálunk a szép eredményekhez, illetve köszönet illeti meg a témavezetők, a zsűri, és az esemény szervezőinek fáradhatatlan munkáját is. Az Egyesület szempontjából külön öröm, hogy a versenyzők felét tagjai közt tudhatja, így nekik külön is gratulálunk!
Alább olvashatjuk szekciónként a helyezettek nevét, illetve dolgozatuk címét(félkövérrel szedve a VCSE-tagok eredményeit).
Megosztott I. – Koncz Bendegúz: Galaxis ütközések és térbeli eloszlásuk az Illustris TNG szimulációban
II. – Pichler Enikő: Semleges hidrogén rádióspektrális vizsgálata a DDO 43 közeli törpegalaxisban
III. – Koller Dávid: A nagy vöröseltolódású PKS 2215+020 kvazár rádiósugárzó plazmanyalábjának nagy felbontású vizsgálata
Naprendszerbeli szekció
I. – Kinyó András: Naprendszerbeli kis égitestek nyílt forráskódú termális modellje
II. – Kisvárdai Imre: A Lomnici-csúcsi neutron monitor kozmikus sugárzásfluxus méréseinek feldolgozása és elemzése
III. – Takács Dóra: Új aszinkron kisbolygó-rendszerek karakterizálása a TESS űrtávcsővel
Változócsillagászat szekció
Kiemelt I. – Fröhlich Viktória: Bolygótörmelék spektrális jelei fehér törpecsillagok körül
II. – Lelkes Klára: A SN 2019vxm kölcsönható szupernóva fotometriai elemzése
III. – Sági Petra: Aktív csillagok Doppler leképezése a Piszkéstetői Obszervatóriumból
Középiskolások versenye
Különdíj – Németh Viktória: Exploring the Relationship between Eruptive and non-eruptive Solar flares through the periodic behaviour of magnetic helicity flux
Ábra: Milyen módon képződhet gázkorong egy fehér törpecsillag körül, amennyiben a rendszerben jelen lévő bolygó éppen szétesőben van? A bolygó a Roche-sugár alá jutva kezd anyagot veszíteni, amely egészen addig por formájában van jelen, míg át nem lépi a szublimációs sugarat (ahol a hőmérséklet 1500 kelvin), melyen belül gáz keletkezik. A gáz idővel viszkózusan szétterül, és korongot formál. A Ca II emisszió belső határa 5000K. Fröhlich Viktória dolgozatából a szerző engedélyével.
Továbbá, a 2023/2024 tanévi Athletica Galactica versenykiíráson tagtársunk, Horváth Zsóka az első három írásbeli forduló eredménye alapján a harmadik helyen (idén nem a VCSE e-szakkörén keresztül) jutott be az országos döntőbe, amit 2024. március 8-10-én rendeznek Jászberényben.
Ahhoz képest, hogy milyen nagy és milyen fényes a Messier 39 (M39 = NGC 7092) nyílthalmaz, igen kevésszer észlelik. Pedig nyaranta jól látszik kora este a zenitben, és az év nagyobb részében észlelhető. Jó látványosság binokulárral vagy keresőtávcsővel távcsöves bemutatók alkalmával, még városból is.
VCSE – Schmall Rafael felvétele az M39-ről. Időpont: 2023. augusztus 13. Helyszín: Ispánk (VEGA ’23 Nyári Amatőrcsillagászati Megfigyelőtábor). Műszer: SkyWatcher 200/800 Newton tubus. Átlátszóság: 4, nyugodtság: 7. Kamera: Canon EOS1100D (átalakított). Mechanika: SkyWatcher EQ6 Pro Goto mechanika. Expozíciós adatok: 120×150 sec RGB, ISO1600, f/4. Szűrő: Astronomik IR/UV EOS-APSC clip – Fotó: Schmall Rafael
Here we are, we’ve just begun, And after all this time, our time has come. Yeah, here we are, still going strong, Right here in the place where we belong. It’s a new world, a new start, It’s alive with the beating of young hearts. It’s a new day, a new plan, I’ve been waiting for you, Here I am. -Bryan Adams
Kinyitom a szemem, reggel nyolc. Már ébresztő sem kell, magamtól felébredek, felpörget a következő napban rejlő lehetőségek sokasága. Padló reccsen, ajtó nyikorog, hálózsák zörög, miközben szám szélén rejlő apró mosollyal – mindenki más még mindig alszik, még ilyet! – kilépek a reggeli őrimagyarósdi frissességbe. Mély levegő, majd irány az észlelőrét. Távcsövek erdeje, sátrak tömkelege, este kint felejtett székek, asztalok, étel-ital; néha egy harcmezőre emlékeztet a látvány. Legtöbbször az előző éjszaka győztes csatája rémlik fel: sikeres küzdelem a felhőkkel, mechanikákkal, goto-rendszerekkel, rengeteg észlelés és új élmény emléke. Újra megelevenednek az észlelések közben elhangzó poénok és hatalmas röhögések. Indul egy újabb nap a Vega Csillagászati Egyesület, a TIT Öveges József Ismeretterjesztő és Szakképző Egyesület és az MCSE Zalaegerszegi Helyi Csoportja által közösen szervezett VEGA ’22 táborban, mely sorozatban már a harmincegyedik. Egyetlen évben sem maradt ki a kezdetek óta!
VCSE – Napmegfigyelés a VEGA ’22 Nyári Amatőrcsillagászati Megfigyelőtáborban – Kép: Ágoston Zsolt
