A tudományos világ egyik nagy presztízsű kiadványa, a Nature Communications közleményeként megjelenő új tanulmányban a Leibniz-Astrophysikalisches Institut Potsdam (AIP) és a HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Csillagászati Intézetének kutatói egyedülálló, 16 éven át folyó spektroszkópiai méréssorozat alapján rekonstruálták az XX Trianguli vörös óriáscsillag felszínén megjelenő csillagfoltok időbeli változását.
„A napfoltok a Nap mágneses aktivitásának legismertebb megnyilvánulásai, amelyek számos más jelenséggel, pl. a napkitörésekkel, vagy a napciklussal együtt a Nap belsejében működő dinamómechanizmushoz köthetők. A csillagfoltok a napfoltokhoz hasonló jelenségek távoli csillagokon, azonban a csillagok felszínét általában nem tudjuk közvetlenül megfigyelni, ezért az XX Tri esetében egy közvetett módszert, az ún. Doppler-tomográfiát alkalmaztuk.” – magyarázza Kővári Zsolt, a HUN-REN CSFK tudományos tanácsadója, a kutatás magyar résztvevője.
„Az XX Tri óriáscsillag nagy amplitúdójú fényváltozásait már korábban megfigyelték, így az is ismert volt, hogy a fényváltozásokat a tengelye körül 24 nap alatt körbeforduló csillagon megjelenő nagy kiterjedésű sötét foltok okozzák, amelyek nagyobbak a Nap teljes felszínénél. Az XX Triangulira rá is ragadt, hogy »a legfoltosabb csillag az égen«”
A kutatók a vizsgálathoz szükséges több, mint kétezer nagyfelbontású spektrumot 16 éven át gyűjtötték az AIP tenerifei STELLA robottávcsövével, ami a maga nemében páratlan adatmennyiség egyetlen csillagról. Az adatokból idősorban 99 Doppler-képet sikerült rekonstruálni, amelyek a csillagfelszín foltjainak evolúcióját mutatják be a 2006 és 2022 közötti időszakban. A tanulmány egyik fő megállapítása, hogy az XX Tri felszíni változásai nem mutatják a Nap esetében megfigyelt ciklikus viselkedést, amely alapján a szerzők arra következtetnek, hogy a csillag dinamója nemperiodikus jellegű, leginkább kaotikus.
Pillanatkép a vörös óriás XX Trianguli foltos felszínéról. Balra fent a Napkorong méretarányos ábrája. (Forrás: HUN-REN CSFK/Kővári Zs., MOME/Radványi Á, AIP/K. Strassmeier
A Doppler-képek alapján a Moholy-Nagy Művészeti Egyetem (MOME) adatvizualizációs csoportja látványos videót készített. Mi több, a HUN-REN CSFK–MOME stratégiai partnerség keretében a publikáció mellékleteként hét további videó született.
„Ritkán adatik meg, hogy az ember olyan projekten dolgozhasson, amely egyrészt mélyen interdiszciplináris jellegű, másrészt ekkora tudományos jelentőséggel bír. A mi részvételünk főként a kutatás tudománykommunikációs vonalára fókuszált: célunk az volt, hogy érthető és látványos formában mutassuk be ennek az egyedülálló kutatásnak a jelentőségét. Egy távoli, több száz fényévre lévő csillag életre keltése egyszerre feszegette a természettudomány és a művészet határterületeit, de minden kihívást megért ez a munka” – mondta a publikációhoz készített látványos videókról Radványi Ádám, a MOME adattudósa.
„A Nap dinamója a napfoltok számában és eloszlásában kb. 11 évente ismétlődő ciklikusságot eredményez, amelyet ún. pillangódiagramként ismerünk. Az XX Tri azonban egy vörös óriáscsillag, kb. tízszer nagyobb a Napnál, belső szerkezete jelentősen eltér a Napétól, amely egy fősorozati törpe. Az XX Tri esetében nem találtunk hasonló ciklikus viselkedésre utaló nyomot.” – összegzi a kutató, majd így folytatja:
,,A csillagdinamók vizsgálatával a napdinamó megértéséhez is közelebb jutunk. Sőt a dinamóműködés nemcsak a Nap, vagy más foltos csillagok mágneses tulajdonságaiért felel, de pl. a Föld mágneses terét is hasonló mechanizmus hozza létre, ami történetesen a technikai civilizációnkat védi az űridőjárás viszontagságaitól. Célunk, hogy minél több csillag, azaz eltérő adottságok, fizikai környezet stb. esetén legyünk képesek megfigyelni a dinamómechanizmus jegyeit, hiszen a hasonlóságok és különbségek ismeretében végső soron a saját környezetünket formáló folyamatokat is jobban megértjük.”
Pillanatfelvétel a cikkhez mellékelt egyik videóból, amely egyidejűleg mutatja az XX Trianguli felszínét négyféle ábrázolásban. A felső sorban balról jobbra: Mercator-, Aitoff- és poláris nézet; alsó sor: ortografikus vetítés négy különböző forgási fázisban, egymástól 90 fokra. (Forrás: HUN-REN CSFK/Kővári Zs., MOME/Radványi Á, AIP/K. Strassmeier)
A tanulmány elsőként demonstrálja, ahogy a hatalmas csillagfoltok a Földről megfigyelve pontszerűnek látszó XX Tri apró elmozdulását okozzák az égen. Ennek oka, hogy míg egy homogén, csillagfoltoktól mentes csillagkorong fotocentruma megegyezik a csillagkorong geometriai középpontjával, addig a hatalmas csillagfoltok a fotocentrumot a foltokkal ellentétes irányba tolják (hiszen ahonnan több fény érkezik, azt a részt jobban látjuk). Az XX Tri foltjai miatt a csillagkorong fotocentruma a csillagkorong geometriai közepéhez képest a csillag sugarának akár 10%-ával is eltolódhat, amely a 630 fényévre levő csillag égi pozíciójának 24 mikro-ívmásodperces látszólagos elmozdulását okozza. Ez egy hajszál átmérője 1000km távolságból, azonban a Gaia asztrometriai űrobszervatórium segítségével ma már ilyen apró elmozdulások is kimérhetők. Nagyjából hasonló mértékű égi elmozdulást okozna egy tőlünk 300 fényévre lévő Naphoz hasonló csillag esetében egy körülötte egyéves periódussal keringő Szaturnusz méretű exobolygó. Mivel e két hatás összemérhető, a cikk következtetése szerint a csillagfoltok miatti ingadozás jelentősen megnehezíti, de akár el is lehetetlenítheti egyes exobolygók asztrometriai kimutatását.
Mindenesetre az XX Tri megfigyelése a tenerifei robottávcsövekkel tovább folyik, így Kővári Zsolt ígérete szerint az újabb adatok feldolgozása további részletekre deríthet fényt a csillag dinamóműködésével kapcsolatban.
A kapcsolódó tudományos publikáció:
Strassmeier, K.G.; Kővári, Zs.; Weber, M.; Granzer, T.: Long-term Doppler imaging of the star XX Trianguli indicates chaotic nonperiodic dynamo
Nature Communications (2024)
DOI: 10.1038/s41467-024-54329-4
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54329-4
A kutatás eredményeinek adatvizualizációját a Moholy-Nagy Művészeti Egyetem (MOME) adattudományi munkatársai, Radványi Ádám és Varga Viktor készítették a HUN-REN CSFK–MOME stratégiai együttműködési megállapodás keretében. A kutatást magyar részről a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal OTKA K-131508 sz. pályázata (vezető kutató: Kővári Zsolt, HUN-REN CSFK), valamint a KKP-143986 sz. pályázata (vezető kutató: Vida Krisztián, HUN-REN CSFK) támogatta.