Zeta Andromedae
Fotó: Centre de Données astronomiques de Strasbourg / SIMBAD
A napfoltokat, a Nap felszínén időről időre megjelenő sötétebb területeket távcsöveinkkel már részletesen meg tudjuk figyelni. A nagy távolságok miatt azonban, az összes többi csillagot pontszerű forrásként látjuk az égen, a felszínükről a legjobb távcsövek sem képesek részleteket megmutatni. Egy távcső által alkotott kép szögfelbontása arányos a távcső átmérőjével, tehát a csillagok esetében kézenfekvő volna minél nagyobb távcsövek használata. A gyakorlatban a földfelszíni optikai eszközökkel, például óriástávcsövekkel elérhető legjobb felbontás 0,5 ívmásodperc körüli: ekkora szög alatt látszik egy hajszál átmérője 50 méter távolságból.
Ám még ez sem elegendő ahhoz, hogy egy csillag felszínén a foltokat vizsgálhassuk. Létezik azonban egy méréstechnikai eljárás, az interferometria, amellyel a szögfelbontás tovább növelhető.
Az interferometria lényege az, hogy több, egymástól nagyobb távolságra elhelyezett távcsövet egyszerre fordítanak a vizsgálandó objektum felé, és a távcsövekbe beérkező fénynyalábokat egymással kombinálják. Ezzel a módszerrel olyan szögfelbontás érhető el, amely megfelel egy akkora átmérőjű távcsőnek, mint amekkora az összekapcsolt távcsövek közötti távolság.
A CHARA hálózat hat távcsöve három kar mentén helyezkedik el.
Illusztráció: CHARA
A 2000-es évek első évtizedében hat távcső összekapcsolásával hozták létre az amerikai Mount Wilson Observatory-ban a Center for High Angular Resolution Astronomy (Nagy Szögfelbontású Csillagászati Központ, CHARA) elnevezésű interferométert. A CHARA hálózat 1 méter átmérőjű távcsövei közötti legnagyobb távolság 330 méter, az eszköz határfelbontása pedig 3 tízezred ívmásodperc. Egy hajszál átmérője kb. 85 kilométer távolságból látszik ilyen kis szög alatt. A CHARA jelenleg a legjobb szögfelbontású optikai eszköz a világon, így vele nyílik a legjobb esély más csillagok felszínének megismerésére.
Zeta Andromedae
A csillagfoltok direkt megfigyelésén dolgozó 15 fős nemzetközi kutatócsoport Rachael Roettenbacher (University of Michigan, USA) vezetésével a (Zeta) ζ Andromedae nevű kettőscsillagot vette célba, amelynek távolsága tőlünk 180 fényév. A Zeta Andromedae rendszer fényesebb tagja egy, a Napunknál 16-szor nagyobb vörös óriáscsillag, a kísérő pedig egy halvány törpecsillag. A komponensek viszonylag közel vannak egymáshoz, a keringési idejük 18 nap. Az óriáscsillagról a kutatók már régóta sejtik, hogy felszínét foltok borítják, ám erre mindeddig csak közvetett bizonyítékaik voltak, a csillag színképvonalainak elemzésén alapuló Doppler-leképezések alapján (a hullámfrekvencia változik, ha a fény-, hang-, elektromágneses hullámokat kibocsátó test az észlelőhöz viszonyítva mozog).
A Zeta Andromedae-t a CHARA interferométer-hálózat hat távcsövével és a hozzájuk kifejlesztett fénynyaláb-kombináló eszközzel, a MIRC-szel 2011. július 9–22. között 11 alkalommal, míg 2013. szeptember 12–30. között összesen 14 alkalommal sikerült megfigyelni. Az interferometrikus képalkotás olyan újszerű megközelítéssel történt, amely a Doppler-leképezés egyik alapgondolatát vette kölcsön. A kutatók az éjszakáról éjszakára készített „pillanatfelvételek” alapján rekonstruálták a csillag felszínének képét az egyes észlelési szezonok idejére. Ehhez egy olyan felszíni folttérképet kellett előállítaniuk, amely számot adott a foltok eloszlásának változásáról, ahogy a csillag körbefordult. Ez egyáltalán nem magától értetődő feladat, ugyanis amellett, hogy a csillagkorong képe a csillag forgása miatt éjszakáról éjszakára eltérő, magának a csillagkorongnak az orientációja is folyamatosan változik a Föld forgása miatt.
Az interferometrikus kép a 2011-es észlelések alapján. Foltok főleg az északi féltekén vannak.
Illusztráció: RachaelRoettenbacher and John Monnier
Éppen ezért a képalkotás során nagy segítséget jelentett az interferometrikus mérésekkel egyidőben zajló spektroszkópiai megfigyeléssorozat, amelyben vezető szerepe volt Kővári Zsoltnak, az MTA CSFK Csillagászati Intézet főmunkatársának. A csillag színképében a foltok is nyomot hagynak, ezeket kielemezve klasszikus Doppler-rekonstrukció is készült a felszínről. Tehát a foltok feltérképezése párhuzamosan, két független módszerrel is zajlott, és a közvetlen képalkotás eredménye összevethető lett a közvetett módszerrel nyert térképpel.
A 2013-as interferometrikus kép. Foltok főleg a déli féltekén mutatkoznak.
Illusztráció: RachaelRoettenbacher and JohnMonnier
A Zeta Andromedae felszíni foltjainak közvetlen megfigyelése két lényeges megállapításhoz is vezetett: az egyik, hogy a csillag felénk néző pólusán 2011-ben és 2013-ban is látható egy nagy kiterjedésű hideg folt (a hideg itt azt jelenti, hogy a 4600 K-es alaphőmérséklethez képest kb. 800 fokkal hidegebb). A poláris, sarkvidéki foltok létezése jelentősen különbözik attól, amit a Napon megfigyelhetünk. A napfoltok az alacsony szélességekre korlátozódnak, az egyenlítőtől legfeljebb a 40°-os északi és déli szélességi körökig bezárólag fordulnak elő, a pólusokon azonban semmiképpen sem. Éppen ezért, bár közvetett eredmények már korában is léteztek, poláris foltok létezését más csillagokon sokáig megkérdőjelezték. A Zeta Andromedae interferometrikus képe azonban a poláris foltok létének döntő bizonyítéka.
A másik érdekesség, hogy míg 2011-ben az összes csillagfolt leginkább az egyik féltekére koncentrálódott, a 2013-as képen az új foltok már az egyenlítő túloldalán, az állandó sarki folttal ellentétes féltekén tűntek fel. A Nap megfigyelése alapján tudjuk, hogy a napfoltok a mágneses tér felszínre törő erővonalainak nyomjelzői. A mágneses tér felerősítése és felszínre jutása pedig a Napban zajló dinamóhatásnak köszönhető. A Napon azonban nem látható a foltok eloszlásában jelentkező észak-déli aszimmetria, a napfoltok az egyenlítőre szimmetrikusan tűnnek fel. A kutatók ebből pedig arra következtetnek, hogy a Zeta Andromedae belsejében a Napétól eltérő dinamómechanizmus működik az óriáscsillagban. A megfigyelések alapján egyértelmű, hogy a Nap és más csillagok mágneses tere és az általuk keltett csillagfoltok igen különbözőek lehetnek, viszont ezek a mai technológiánkkal már akár közvetlenül is megörökíthetővé váltak.
Forrás: mta.hu
http://www.ng.hu/Fold/2016/05/06/Igy-nez-ki-egy-foltos-csillag-felszine
.png)
Kommentáld!