Egyezer “csodálatos” csillagot fedeztek fel a Centaurus A-ban

A Marina Rejkuba ESO csillagász vezette nemzetközi csapat több mint 1000 fényes vörös változócsillagot fedezett fel a közeli Centaurus A (NGC 5128) elliptikus galaxisban. E csillagok fényességváltozását és periódusát pontosan megmérték, és kiderült, hogy többnyire hűvös, hosszú periódusú, úgynevezett “Mira-típusú” változócsillagokról van szó. A megfigyelt változékonyságot csillagpulzáció okozza. Ez az első alkalom, hogy a változócsillagok részletes összeírását a galaxisok helyi csoportján (amelynek a Tejútrendszer galaxisa, amelyben élünk, is tagja) kívüli galaxisban végezték el. Ez egy teljesen új ablakot nyit az óriás elliptikus galaxisok csillagtartalmának és fejlődésének részletes tanulmányozása felé. Ezek a nagy tömegű objektumok feltehetően jelentős szerepet játszanak az Univerzumban a galaxishalmazok gravitációs felépítésében (különösen a korai fázisokban). Ez a példátlan kutatási projekt az ESO Paranal Obszervatórium 8,2 m-es VLT ANTU teleszkópjának ISAAC több mint három éven át végzett közeli infravörös megfigyelésein alapul.

Mira típusú változócsillagok

A szabad szemmel is látható csillagok közül háromszázból körülbelül egy (0,3%) mutat fényességváltozást, amit a csillagászok “változócsillagnak” neveznek. A nagy, hűvös csillagok (“vörös óriások”) között ez az arány sokkal magasabb – valójában majdnem minden ilyen típusú fényes csillag változócsillag. Az ilyen csillagokat Mira-változóknak nevezik ; az elnevezés az osztály legjelentősebb tagjáról, a Cetus csillagképben található Omicron Ceti csillagképről (a Bálna) származik, amelyet “Stella Mira” (Csodálatos csillag) néven is ismerünk. Fényessége 332 napos periódussal változik, és maximális fényességénél (látható 2 magnitúdó és az égbolt ötven legfényesebb csillagának egyike) körülbelül 1500-szor fényesebb, mint minimumánál (10 magnitúdó és csak kis távcsövekkel látható) .

A Ceti Omicronhoz hasonló csillagok életük végéhez közelednek. Nagyon nagyok, méretük a Napénak néhány százszorosától körülbelül ezerszereséig terjed. A fényességváltozás a pulzációknak köszönhető, amelyek során a csillag hőmérséklete és mérete drámaian megváltozik.

A következő fejlődési fázisban a Mira-változók levetik külső rétegüket a környező térbe, és planetáris ködökként válnak láthatóvá, ahol egy forró és kompakt csillag (egy “fehér törpe”) van a gáz- és porköd közepén.

A Tejútrendszerben jelenleg több ezer Mira-típusú csillagot ismerünk, és néhány százat találtak más közeli galaxisokban, köztük a Magellán-felhőkben is.

A Centaurus A

Centaurus A (NGC 5128) különös galaxis a legközelebbi óriásgalaxis, mintegy 13 millió fényév távolságra. A galaxisok helyi csoportján kívül helyezkedik el, amelyhez a saját galaxisunk, a Tejútrendszer, és annak szatellitgalaxisai, a Magellán-felhők tartoznak.

A Centaurus A a déli Centaurus csillagkép irányában látható. Elliptikus alakú, és jelenleg összeolvad egy kísérőgalaxissal, ami az égbolt egyik leglátványosabb objektumává teszi, vö. ESO Press Photo eso0315 . Központjában egy nagyon nehéz fekete lyuk található, és erős rádió- és röntgensugárzás forrása.

A jelen kutatási program során a Centaurus A két régióját keresték változó fényességű csillagok után; ezek e különös galaxis perifériáján helyezkednek el, vö. eso0315b . Egy külső mező (“1. mező”) egybeesik egy csillaghéjjal, amely sok kék és fényes csillagot tartalmaz, és a folyamatban lévő galaxisfúzió során keletkezett; a középponttól 57 000 fényév távolságra van. A belső mező (“2. mező”) zsúfoltabb, és a középponttól mintegy 30 000 fényévre található..

Három év VLT-megfigyelések

Normális körülmények között a hivatásos csillagászok bármely csoportja évente csak nagyon korlátozott számú egymást követő éjszakán fér hozzá a világ legnagyobb távcsöveihez. A mostanihoz hasonló kiterjedt változócsillag-keresésekhez azonban hónapoktól évekig tartó, percekig vagy órákig tartó, ismétlődő megfigyelésekre van szükség. Az ilyen megfigyeléseket tehát nem lehet a klasszikus módon végezni, amikor a csillagászok minden alkalommal a távcsőhöz utaznak.

Szerencsére az ESO Paranal Obszervatóriumában (Chile) lévő VLT operációs rendszere is arra van berendezkedve, hogy egy ilyen hosszú távú programot felöleljen. 1999 áprilisa és 2002 júliusa között a chilei Cerro Paranalon lévő 8,2 m-es VLT ANTU-távcsövet) több alkalommal is szerviz üzemmódban működtették, hogy a közeli infravörös ISAAC multi-módú műszerrel K-sávú felvételeket készítsenek a Centaurus A két mezejéről. Mindkét mezőt több mint 20 alkalommal figyelték meg a hároméves időszak alatt ; néhány képet kivételes, 0,30 ívmásodperces látási viszonyok között készítettek. Egy sor kiegészítő optikai képet a FORS1 multi-mode műszerrel (szintén a VLT ANTU-n) 1999 júliusában készítettek.

Az ISAAC műszer minden egyes képe egy 2,5 x 2,5 ívperc 2 méretű égmezőt fed le. A kombinált képek, amelyek összesen 20 órás expozíciót foglalnak magukban, valóban a valaha készült legmélyebb infravörös felvételek bármely olyan távoli galaxis halójáról, mint a Centaurus A, mintegy 13 millió fényévre.

Egyezer Mira-változó felfedezése

A hosszú megfigyelések befejezése után két további lépésre volt szükség a Centaurus A változócsillagok azonosításához .

Először minden egyes ISAAC-képkockát külön-külön feldolgoztak, hogy azonosítsák az ezekben a mezőkben látható ezer és ezer halvány pontszerű képet (csillagot). Ezután az összes képet egy speciális szoftvercsomag (“DAOPHOT”) segítségével összehasonlították, hogy megmérjék az összes ilyen csillag fényességét a különböző képkockákon, azaz, az idő függvényében.

Míg a legtöbb csillagot ezekben a mezőkben a várakozásoknak megfelelően állandó fényességűnek találták, több mint 1000 csillag fényessége mutatott időbeli változásokat; ez messze a legnagyobb számú változó csillag, amelyet valaha is felfedeztek egy galaxisban a Galaxisok Helyi Csoportján kívül.

A hatalmas adathalmaz részletes elemzése több mint egy évig tartott. A legtöbb változócsillagot Mira-típusúnak találták, és fénygörbéjüket (fényességük a pulzációs időszak alatt) megmérték, vö. ESO Press Photo eso0315 . Mindegyikük esetében meghatározták a jellemző paraméterek értékeit, a periódust (napok) és a fényesség amplitúdóját (magnitúdók). A Centaurus A-ban újonnan felfedezett változócsillagok katalógusát most az Astronomy & Astrophysics európai kutatási folyóirat

révén a csillagászközösség rendelkezésére bocsátották.

Marina Rejkuba elégedett és hálás: “Valóban nagyon szerencsések vagyunk, hogy ilyen sikeresen megvalósítottuk ezt az ambiciózus projektet. Mindez döntően különböző tényezőkön múlott: az ESO Megfigyelési Programok Bizottsága által a különböző megfigyelési időszakokban a szigorú nemzetközi versenyben nyújtott többszöri kritikus megfigyelési idő biztosításán, a távcső és az ISAAC műszer több mint három éven át tartó stabilitásán és megbízhatóságán, és nem utolsósorban a Paranal Obszervatórium munkatársai által oly hatékonyan végzett, kiváló minőségű szervizmódszeres megfigyeléseken.”

Mit tudtunk meg a Centaurus A galaxisról?

Az óriási elliptikus galaxis változócsillagainak jelenlegi vizsgálata az első ilyen jellegű vizsgálat. Bár a nagyon nagy megfigyelési adatanyag kiértékelése még nem fejeződött be, máris számos igen hasznos tudományos eredményre vezetett.”

Középkorú csillagpopuláció jelenlétének megerősítése

A csillagászok jelenlegi csoportja korábbi kutatásai (a mezők csillagainak optikai és közeli infravörös színnagyságdiagramjai) alapján már korábban kimutatta középkorú és fiatal csillagpopulációk jelenlétét e galaxis halójában. Úgy tűnik, hogy a legfiatalabb csillagok a középpontban lévő masszív fekete lyuk által keltett erőteljes jethez igazodnak.

A most felfedezett nagyon fényes vörös változócsillagok egy része megerősíti a középkorú csillagpopuláció jelenlétét ennek a galaxisnak a halójában. Ez is hozzájárul ahhoz, hogy megértsük, hogyan alakulnak ki az óriás elliptikus galaxisok.

Új mérés a Centaurus A távolságáról

A Mira-típusú változócsillagok pulzálása egy periódus-fényesség összefüggésnek engedelmeskedik. Minél hosszabb a periódusa, annál fényesebb egy Mira-típusú csillag.

Ez a tény lehetővé teszi, hogy a Mira-típusú csillagokat “standard gyertyaként” (ismert belső fényességű objektumok) használjuk távolságmeghatározásokhoz. Valójában már gyakran használták őket ilyen módon, hogy pontos távolságokat mérjenek közelebbi objektumokhoz, pl. egyes csillaghalmazokhoz és a központhoz a mi Tejútrendszerünkben, valamint a Helyi Csoport galaxisaihoz, különösen a Magellán-felhőkhöz.

Ez a módszer különösen jól működik infravörös méréseknél, és a csillagászok most képesek voltak a Centaurus A távolságát ilyen új módon megmérni. 13,7 ± 1,9 millió fényévnyi távolságot találtak, ami általános egyetértésben van más módszerekkel, és így megerősíti azokat.
A csillagpopuláció gradiensének vizsgálata egy óriás elliptikus galaxis halójában

Az itt vizsgált két mezőben különböző csillagpopulációk találhatóak. A galaxison belüli helytől való egyértelmű függés (“gradiens”) figyelhető meg, ami a kémiai összetétel vagy a kor különbözőségéből, vagy a kettő kombinációjából adódhat.

A gradiens okának megismerése további támpontokat adhat a Centaurus A – és valójában minden óriás elliptikus galaxis – kialakulásának és azóta bekövetkezett fejlődésének módjára.

Összehasonlítás más közeli, jól ismert galaxisokkal

A korábbi kutatások során Mira-típusú változócsillagokat fedeztek fel a Tejútrendszerben, hazánk galaxisában és a Helyi Csoport más közeli galaxisaiban. A Helyi Csoportban azonban nincsenek olyan óriási elliptikus galaxisok, mint a Centaurus A, és ez az első alkalom, hogy ilyen típusú csillagokat sikerült azonosítani ebben a galaxistípusban.

A jelen vizsgálat most új ablakot nyit az ilyen galaxisok csillagösszetevőinek tanulmányozása felé.

Jegyzetek

A csapat tagjai Marina Rejkuba és David Silva (ESO-Garching, Németország), Tim Bedding (School of Physics and Astronomy, Sydney University, Ausztrália) és Dante Minniti (Departamento de Astronomía és FONDAP Center for Astrophysics, Pontifica Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile).

A Mira ( Omicron Ceti ), egy hűvös vörös óriáscsillag, az égbolt egyik leghíresebb változócsillaga. David Fabricius (Kelet-Friesland, Németország) 1596-ban felfedezte, amikor a Merkúr bolygó után kutatott. 1638-ban az ugyanezen a területen élő Johann Holwarda 11 hónapos periódust állapított meg, és ezzel az első felfedezett hosszú periódusú változócsillagként határozta meg. 1642-ben Johannes Hevelius (Danzig, ma Lengyelország) a csillagot Mira , “A csodálatos” névvel illette. Később kiderült, hogy kettős csillagrendszerről van szó. A változócsillagok egész osztályát nevezték el erről a csillagról. Csillagászati meghatározás szerint a “Mira-típusú” csillagok olyan változócsillagok, amelyek periódusa körülbelül 100-1000 nap, és amelyek vizuális fényváltozása meghaladja a 2,5 magnitúdót. .

Bővebb információ

A jelen sajtóközleményben ismertetett kutatást egy kutatási cikk mutatja be, amely hamarosan megjelenik az Astronomy & Astrophysics című európai kutatási folyóiratban (“Long Period Variables in NGC 5128: I. Catalogue”, írta Marina Rejkuba és társai). Az interneten elérhető astro-ph/0305432 .

Linkek

Az ISAAC többmódusú műszer az ESO Paranal Obszervatórium 8,2 m-es VLT ANTU távcsövén.

Kapcsolatok

Marina Rejkuba
ESO
Garching, Németország
Tel: +49 89 3200-6453
Email: [email protected]

Connect with ESO on social media

.