Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének (CSFK CSI) tudományos tanácsadója, Kóspál Ágnes részvételével folytatott nemzetközi együttműködésben a kutatók nagyméretű, porban gazdag anyagcsomókat figyeltek meg a V960 Mon jelű csillag közelében az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsöve (Very Large Telescope, VLT) és az ALMA rádióantenna-rendszer (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) segítségével. A felfedezés azért igazán jelentős, mert a kutatócsoport tagjai most először mutattak ki olyan csomókat egy fiatal csillag körül, amelyek a későbbiekben gravitációs összeomlás által óriásbolygókat hozhatnak létre. A kutatás eredményeit bemutató publikáció az Astrophysical Journal Letters folyóiratban jelent meg.
A kutatás az ESO által közzétett látványos új felvételen alapul, amely a Jupiterhez hasonló óriásbolygók keletkezésének magyarázatához is támpontokat ad. A VLT egyik távcsövén található SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch) műszerrel készült felvétel lenyűgöző részleteket tár fel a V960 Mon jelű fiatal csillag körüli anyagról. Ez a csillag a Földtől több mint 5000 fényévnyire található a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben. Először 2014-ben keltette fel a csillagászok figyelmét, amikor egy kitörés során fényessége váratlanul több mint hússzorosára növekedett. A kitörés kezdete után nem sokkal végzett SPHERE-megfigyelések kimutatták, hogy a V960 Mon körül keringő anyagban még saját Naprendszerünknél is nagyobb spirálkarok vannak.
A V960 Mon annak a Kóspál Ágnes által vezetett felmérésnek is része volt, amelyben ALMA-mérések segítségével megállapították, hogy a fiatal kitörő csillagok körüli korongok a kitöréseket nem mutató normális fiatal csillagok korongjainál jellemzően kisebbek, ugyanakkor nagyobb tömegűek. Az eredmények arra utaltak, hogy ezek többsége gravitációsan instabil lehet, azaz a csillag körül keringő anyag összecsomósodhat, majd a csomók összeomolhatnak. Az ALMA-képeken azonban első látásra nem látszott ilyen csomósodás.
A spirálkarok felfedezése nyomán a csillagászok Philipp Weber (Santiagoi Egyetem, Chile) vezetésével újra megvizsgálták a korábbi ALMA-méréseket. A VLT-megfigyelések a csillag körüli poros anyag felszínét szondázzák, míg az ALMA mélyebbre tud bepillantani annak szerkezetébe. Az ALMA-mérések alapos új feldolgozása révén nyilvánvalóvá vált, hogy a V960 Mon körüli spirálkarok tényleg széttöredeznek, ami a bolygókéhoz hasonló tömegű csomók kialakulását eredményezi. A felfedezés azért igazán jelentős, mert a kutatók először mutattak ki olyan csomókat egy fiatal csillag körül, amelyek potenciálisan óriásbolygókká fejlődhetnek.
A csillagászok szerint az óriásbolygók keletkezése kétféle módon lehetséges. Vagy egy fokozatos növekedési folyamat révén jönnek létre, melynek során a bolygókezdemények összeütköznek és összetapadnak, vagy gravitációs instabilitás révén, amikor a csillag körüli anyag nagyobb darabjai összehúzódnak és összeomlanak. Míg az előbbi forgatókönyvre a kutatók korábban már találtak bizonyítékot, az utóbbira eddig kevés jel utalt. A mostani megfigyelések elsőként igazolják, hogy a gravitációs instabilitás a bolygók méret- és tömegskáláján is megtörténhet.
Az ESO különböző műszereivel a csillagászok minden eddiginél több részletet figyelhetnek meg e születőben lévő lenyűgöző bolygórendszerről. Ebben hamarosan kulcsszerepet fog játszani az ESO Rendkívül Nagy Távcsöve (Extremely Large Telescope, ELT) is, amely a chilei Atacama-sivatagban épül. Az ELT lehetővé teszi majd, hogy a kutatók többet megtudjanak a V960 Mon körül felfedezett csomók kémiai tulajdonságairól, és feltárják annak az anyagnak az összetételét, amelyből a bolygók keletkezhetnek.
Kóspál Ágnes munkáját az Európai Kutatási Tanács (ERC) is támogatja. A tanulmány elkészítésében chilei, amerikai, olasz, magyar és tajvani kutatóintézetek munkatársai vettek részt.
1. kép: A kép közepén a V960 Mon jelű fiatal csillag látható, amely több mint 5000 fényévnyire található a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben. A csillagot egy protoplanetáris korong veszi körül, olyan poros anyag, amelyben bolygók keletkezhetnek. A képen sárga színnel ábrázolt megfigyelések az Európai Déli Obszervatórium (ESO) SPHERE nevű műszerével készültek, és azt mutatják, hogy a fiatal csillag körül keringő poranyag bonyolult spirálkarok sorozatává áll össze, amelyek a Naprendszernél is nagyobb távolságra nyúlnak ki. A kék területek az ALMA rádióantenna-rendszer segítségével nyert adatok, melyek mélyebben mutatják a spirálkarok szerkezetét, és nagy poros csomókat tárnak fel, amelyek összehúzódása és összeomlása révén Jupiter méretű óriásbolygók keletkezhetnek.
(Forrás: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.
1. ábra: A térkép a V960 Mon jelű csillag elhelyezkedését mutatja a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben.
(Forrás: ESO, IAU and Sky & Telescope)
2. kép: A Nagyon Nagy Távcső (Very Large Telescope, VLT) egyik egysége, amelyen a SPHERE műszer is található.
(Forrás: R. Wesson/ESO)
3. kép: Drónfelvétel az ALMA rádióantenna-rendszerről
(Forrás: ESO/Angelos Tsaousis)
Forrás: eso.org