szokatlan fényességváltozásokat tapasztalt az elmúlt években. NASA / JPL-Caltech
A bolygókeresés tudománya a 21. században lendült fel igazán, a tranzit módszerrel az élen. Amikor egy bolygó a szülőcsillaga előtt halad el, a mi látóvonalunkhoz képest, a csillag fényének egy része rövid időre eltűnik. Ezek az átvonulások termékeny módszert jelentenek az exobolygóvadászok számára, hogy más csillagok körül keressenek világokat. A mai napig több ezer csillagról tudunk, amelyek körül világok vannak, és a legtöbbjüket tranzit útján fedezték fel.
Amikor egy bolygók keresésére optimalizált küldetést tervezünk, számítunk arra, hogy a technika felfedez néhány furcsaságot. De semmi sem készítette fel a csillagászokat arra a furcsaságra, ami a Tabby-csillag, amelynek fluxusa óriási mértékben halványul, rendszeresen ismétlődő jelek nélkül. Évekig tartó spekulációk után, amelyek az üstökösviharoktól az idegen megastruktúrákig terjedő forgatókönyveket tartalmaztak, a tudósok végre megoldották a rejtélyt. Úgy tűnik, hogy egy teljesen új módon a por a bűnös.
a Tabby csillagáról: KIC 8462852. Ezek nem mutatnak bizonyítékot a megfigyelt fluxuscsökkenések számos természetes magyarázatára. Infravörös: IPAC/NASA (2MASS), balra; ultraibolya: STScI (GALEX), jobbra
A NASA Kepler-missziója megváltoztatta a játékot, több mint 100 000 csillagot mért fel több éven keresztül. A NASA Kepler-űrszondája által megfigyelt több százezer csillag közül egy emelkedik ki a legszokatlanabbként. A KIC 8462852 – amelyet a köznyelvben vagy Tabby/Boyajian-csillagnak (érdekes viselkedésének felfedezője, Tabetha Boyajian után), vagy a WTF? (a hol van a fluxus?) csillag – olyan tulajdonságok kombinációjával rendelkezik, amelyek teljesen egyedivé teszik. Egyszerre, egyszerre:
- hatalmas, akár 22%-os fluxuscsökkenést mutat (míg a legtöbb bolygó <1%-os csökkenést okoz),
- lassan, évtizedekig tartó időskálán halványul, alkalmi fényesedésekkel (amire más, hasonló csillagok nem ismertek),
- ahol a teljes fényesség a mélyedések körül ingadozik (a bolygóknál megfigyelhető egyenletes csökkenés-emelkedés helyett),
- de nincs infravörös sugárzás (amivel minden más nagy fluxuscsökkenést mutató csillag rendelkezik).
Ez hatalmas rejtélyt okozott.
képet készített, de az exobolygó korongok felvételére tervezett legkorszerűbb infravörös képalkotó a SPHERE, amely rutinszerűen ~10″, azaz pixelenként kevesebb mint 0,003 fokos felbontást ér el. A KIC 8462852 nem rendelkezik ilyen tulajdonságokkal vagy ilyen infravörös emisszióval. SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) collaboration / Arthur Vigan
Ez nem lehet bolygó, mert egyetlen bolygó sem elég nagy ahhoz, hogy ennyi fényt eltakarjon a csillagától. Még ha egy hatalmas gyűrűs rendszerű bolygót képzelünk is el, mint egy szuperszaturnusz, ezek a fluxuscsökkenések egyrészt periodikusak lennének, másrészt sima mintázatot mutatnának egy fennsíkkal. Ez ellentmond a rendelkezésre álló adatoknak.
a J1407b fiatal óriásbolygó vagy barna törpe körül kering. A rendkívüli gyűrűs rendszerekkel rendelkező világok nagy fluxusbeeséseket produkálhatnának, de ezek a beesések periodikusak lennének és tartalmaznának egy bolygószerű komponenst, amit nem figyeltek meg. Ron Miller
Ez egy nagyon fiatal csillag lehetett, bolygószemcsékkel, protobolygó koronggal és rendkívül poros környezettel. Láttunk már csillagokat, amelyek körül nagy fluxuscsökkenések voltak, és ezek mind ebbe a kategóriába estek.
De Boyajian csillaga túl öreg ahhoz, hogy protoplanetáris korongja legyen: sok százmillió évvel túl öreg. Továbbá, ami a legfontosabb, nem mutatja azt az infravörös fluxus-kibocsátást, amit egy protoplanetáris koronggal rendelkező csillagnak mutatnia kellene. Ezért kapta a csillag eredetileg a “WTF?” nevet. (mert hol a fluxus?) csillagnak nevezték.
protoplanetáris korongja van. A Nap-szerű csillagok körüli protoplanetáris korongoknak sok ismeretlen tulajdonsága van, de mindegyik infravörös sugárzást mutat. A Tabby-csillagnak nincs. ESO/L. Calçada
Ez lehet üstökösök sorozata, ahol nagy mennyiségű port bocsátanak ki, amit felrúgnak, miközben a kérdéses Naprendszer belső részére zuhannak. Ez, mint viszonylag nemrég kimutatták, megmagyarázhatná a rövid távú fluxuscsökkenéseket, amelyeket láttak.
a miénk közelében, Eta Corvi néven. Az üstökös-forgatókönyv az egyik magyarázat a Tabby csillag körüli elsötétedésre, amit egy jó minőségű csillagászati spektrum most kizárt. NASA / JPL-Caltech
De van még egy jelenség, amit ez a javasolt megoldás nem tud megmagyarázni: a csillag hosszú távú elsötétedése. Ezt a csillagot nem azért hívják “Tabby csillagának” vagy “Boyajian csillagának”, mert az adott tudós fedezte fel; csak azért, mert ő vezette az érdekes és fontos új viselkedéssel kapcsolatos tudományos vizsgálatot.
De ez a csillag már több mint egy évszázada ismert, és a megfigyelések hosszú távú halványodásra utalnak, amit ez a modell nem tud figyelembe venni. Az üstökösök porát hónapok időskáláján fújják el; az üstökösök szinte folyamatos bombázása kellene ahhoz, hogy a csökkent fluxus több mint egy évszázados időskálán keresztül fennmaradjon. Ehhez sok üstökösre lenne szükség hasonló pályán, amit nem tudunk elérni.
két másik csillaggal, amelyek fluxusa nem változott. Bradley E. Schaefer, via http://arxiv.org/abs/1601.03256
Szóval, milyen lehetséges magyarázatok maradtak? Az egyik népszerű elképzelés, ami felmerült, az idegen megastruktúráké volt: hogy egy, az emberiséget technológiailag messze megelőző civilizáció olyan berendezést épített, amely periodikusan (vagy aperiodikusan) elzárta a csillag fényének nagy százalékát. Ahogy a szerkezet egyre teljesebbé vált, úgy növekedett a blokkolt fény mennyisége. Az elmúlt évszázad során az a tény, hogy ennek a csillagnak a fénye ilyen jelentős mértékben halványodott, azzal a fejlődéssel magyarázható, hogy a szerkezet mennyire lett volna befejezett.”
Ez egy meggyőző, ha nem is túlzó ötlet.
megastruktúra, amely még nem teljes, és potenciálisan a Gaia űrszonda által észlelhető lenne. A KIC 8462852 körül azonban nem ez történik. A spektrális bizonyítékok ezt kizárják. Kevin McGill / flickr
De a számtalan követő megfigyelésnek köszönhetően tudjuk, hogy ez nem igaz. Az ok? Egy idegen megastruktúrához hasonló objektum teljesen átlátszatlan lenne a fény számára: nem tudna áthatolni rajta. Ez ugyanígy igaz az olyan dolgokra is, mint a bolygók, holdak, vagy bármilyen más “szilárd” objektum, amit csak el tudsz képzelni.
Az elmúlt három év alatt készült több mint 19000 felvételből – négy különböző hullámhosszsávban, a kék fénytől egészen az infravörös fényig – megtudtuk, hogy a kék fényt minden elsőrendűen blokkolja minden elsötétedési esemény: a rövid távú fluxuscsökkenéstől a csillag hosszú távú elhalványulásáig. Egy dolog ismert, ami a kék fény blokkolását okozhatja, míg a vörös fényt előnyösen átereszti: a porszemcsék, amelyek legalább egy bizonyos, minimális méretűre csökkennek.
porban gazdag Bok-gömb, Barnard 68. Az infravörös fényt közel sem blokkolja annyira, mivel a kisebb méretű porszemcsék túl kicsik ahhoz, hogy kölcsönhatásba lépjenek a hosszú hullámhosszú fénnyel. ESO
Ez tehát biztosan por. Bármi is okozza a fluxuscsökkenést, valamint bármi is okozza a hosszú távú elhalványulást, mindkettőnek por eredetűnek kell lennie. A Kepler-csökkenéseket és a “szekuláris elsötétedést” ugyanaz a jelenség okozza. Maga az új tanulmány szerint:
Ez a kromatikus kihalványulás ~0,1 mikronig terjedő porszemcseméretet feltételez, ami arra utal, hogy ezt a port gyorsan elfújja a csillagok sugárnyomása, tehát a porfelhőknek hónapokon belül kellett kialakulniuk. A modern infravörös megfigyelések akkor készültek, amikor legalább 12,4% ± 1,3%-os porfedettség volt (a szekuláris elsötétedés részeként), és ez összhangban van a csillagkörüli porból származó elsötétedéssel.
Ez az, amire a bizonyítékok mutatnak: a porra. De ez még mindig egy kicsit rejtélyes.
egy csillag, egymásra helyezve Tabetha Boyajian (2018, Twitteren keresztül) friss adataival, amelyek néhány közelmúltbeli fluxuscsökkenést mutatnak. A por nem lehetett a csillag felszínén, ahogy az itt látható. A KIC 8462852, egy F-osztályú csillag túl forró ahhoz, hogy ez hihető legyen. T. Boyajian / Twitter
A Boyajian csillaga végül is olyan dolgok kombinációja, amelyek együttes meglétére nem számítanánk.
- Ez összhangban van azzal, hogy nagy mennyiségű csillagkörüli porral rendelkezik, ami általában egy rendkívül fiatal, még kialakulóban lévő csillagra utal.
- A csillag maga fényesebb, forróbb és nagyobb tömegű, mint a Nap: több mint négyszer annyi fényt bocsát ki, mint a mi Napunk.
- A csillag öreg: több százmillió éves, minden jel szerint stabilan ég a fősorozaton.
Más szóval, az általunk látott pornak csak hónapokig kellene tartania, tekintve magának a csillagnak a tulajdonságait. Kell lennie valamilyen módnak, hogy a csillag pótolja a porát. Amennyire tudjuk, két lehetőségnek van értelme: vagy van egy külső porgyűrű, amiben sűrű porfelhők vannak, vagy behulló bombázási események, vagy van valami a csillagon kívül, ami a csillag fényének ilyen blokkolásához vezet.
poros törmeléknek kell léteznie a csillag körül. Ha ez így van, akkor hihetetlenül szerencsés, hogy a sík ilyen tökéletesen egy vonalban van a mi látóvonalunkkal, ami figyelemre méltó és valószínűtlen esemény, ha igaz. Még ha az esély 1%-os is, akkor is rejtély lenne, hogy más, hasonló csillagokat (a 99%) nem láttunk még ilyen igazodás nélkül. NASA / JPL-Caltech
Az 1890 óta megfigyelt fényességcsökkenés a jelenlegi, 2018-as adatok alapján folytatódni látszik, de nem egyenletes. Ráadásul vannak hosszú periódusú, hónapokig tartó beesések, és ezek fölött rövidebb, egy napig vagy annál rövidebb ideig tartó beesések. Ez egyértelműen a porszemcséknek köszönhető, talán 100 nanométeres méretig. Az arány, ahogy a fény a különböző hullámhosszakon/színekben halványodik, ezt bizonyítja, és kizárja a többi hipotézist.
De honnan jön az a por? Hogy segítsenek leszűkíteni a kérdést, az érintett tudósok kiszámolták, hogy mennyi pornak kell benne lennie ahhoz, hogy megmagyarázza az elmúlt több mint 100 év elsötétedési és elsötétedési eseményeit. Ahhoz, ami pusztán a mi nézőpontunk által meghatározott átvonulási síkban van csupán, körülbelül a Hold tömegével megegyező mennyiségű porra van szükség.
tekinthető a Tabby csillag magyarázatának. Ehelyett egy sor hosszú periódusú üstökösszerű objektum, masszív porhalóval okozhatná ezeket az átmeneti, átmeneti fluxuscsökkenéseket, de ehhez nagyon nagy mennyiségű tömegnek kell léteznie, ami nem átlátszatlan objektumok formájában van. NASA/JPL-Caltech
De ennél sokkal többről is szó lehet. Korábbi kutatók is felvetették, hogy nagy mennyiségű távolabbi, csillagközi por is lehet, amit az adatok alátámasztanak.
Ez vagy helyettesítheti, vagy kiegészítheti a csillagkörüli por jelenlétét. Ami a csillag körüli anyagkorongot illeti, a korong egy puszta minimum. Nagy mennyiségű por lehet, ami nem csak az általunk megfigyelt síkban van, hanem azon kívül is: talán egy halóban. Egyszerűen nem tudjuk, de azt tudjuk, hogy ha létezik is, nem lehet elég közel ahhoz, hogy infravörös sugárzást bocsásson ki. Az üstökösöknek is infravörös sugárzást kellene létrehozniuk; a James Webb űrteleszkópnak meg kellene tudnia állapítani, amikor a fluxuscsökkenés bekövetkezik, hogy az üstökös hipotézis szerint bent vagy kint van-e.
vagy a bolygók, amelyek a közelében keringenek, infravörös sugárzást bocsátanának ki, ahol nem látunk semmit. Ha azonban távolabb van egy porgyűrű (vagy halo), az megmagyarázhatná ezeket a megfigyeléseket. ESA, NASA, és L. Calcada (ESO az STScI számára)
Végezetül, van egy furcsa magyarázatjelölt, amit javasoltak: ez a por a csillagok emésztési zavarainak eredménye lehet.
Ha egy gázóriás bolygót – mondjuk az Uránusz méretű bolygót – felfalna ez a csillag, az lehetne a bűnös. Egy bolygó vagy bolygótestek sorozata réges-régen, talán évszázadokkal vagy akár sok évezreddel ezelőtt történt inspirációja okozhatott átmeneti fényesedést, amelyből a csillag most visszatér eredeti, stabil állapotába. Az általunk megfigyelt fluxuscsökkenések tehát egy korábbi zavarásból származó bolygótörmeléknek, vagy kisebb égitestek elpárolgásának és kiáramlásának tudhatók be.
A Jupiter olyan közel van a gazdatestéhez, hogy a légköre kiforr az űrbe. Ha egy gázóriást nemrégiben elnyelt a KIC 8462852, akkor az esetleg porszemcséket “böföghet”, amelyek a megfigyelt halványodást okozhatják. NASA / GSFC
Függetlenül a kérdéses mechanizmustól, egy dologban biztosak lehetünk: a Boyajian csillag halványodásának oka a por. Ez normális, szemcsés por, amely körülbelül 100 nanométeres, azaz a látható fény hullámhosszánál kisebb részecskeméretű részecskéket tartalmaz. Ugyanaz a por, amely a rövid, napokig tartó fogyatkozásokat okozza, a több hónapig tartó fogyatkozásokat is okozza, és a több mint egy évszázada tartó fogyatkozást is. Mindez a sima, normális pornak köszönhető.
A nagy, nyitott kérdés, ami most már csak az, hogy honnan származik ez a por? Azért nem, mert a csillag fiatal vagy még formálódó, és hihetetlen korlátok vannak arra, hogy a csillagnak láthatatlan kísérője van. Nem származhat az egész csillagközi porból. Felfaltak egy bolygót? Van valami még ennél is szokatlanabb dolog? Ezt csak akkor tudhatjuk meg, ha még több – és még jobb – tudományos eredményt kapunk erről az objektumról. De egy dolog biztos: még ha léteznek is valahol idegen megastruktúrák, nem itt vannak.