Triplán fedő hármascsillagot fedeztek fel magyar csillagászok

Folytatódnak a Kepler-űrtávcső ultraprecíz és megszakításoktól mentes űrfotometriáját kiaknázó újabb felfedezések bejelentései. Miközben a más csillagok bolygóit vizsgáló kutatócsoportok egyöntetű lelkesedéssel fogadták a több mint ezer fedési exobolygó-jelölt publikálását idén februárban, mellettük olyan különleges rendszerekkel, mint a hat bolygót tartalmazó Kepler-11, rokon témák is izgalmas új eredményekkel gazdagodtak. Közülük a magyar vonatkozások miatt szélesebb hazai figyelmet érdemel a HD 181068 esete, melynek felfedezését a tekintélyes Science magazin fogadta el közlésre. A Derekas Aliz (ELTE Csillagászati Tanszék és MTA KTM CSKI), Kiss László (MTA KTM CSKI) és Borkovits Tamás (Bács-Kiskun Megyei Önkormányzat Csillagvizsgáló Intézete, Baja) nevével fémjelzett, összesen 44 szerzőt felvonultató kutatócsoport (benne további hét magyar csillagásszal Kiss László Lendület-csoportjából) a 7,1 magnitúdós HD 181068-ról mutatta ki, hogy a szakirodalomban mindeddig lényegében teljesen ismeretlen csillag valójában egy olyan hármas rendszer, amelyben a legfényesebb főkomponens egy vörös óriáscsillag (HD 181068 A), körülötte pedig egy vörös törpékből álló kettőscsillag kering (HD 181068 B és C); a felfedezést az tette lehetővé, hogy a vörös törpepár 45,5 naponta eltűnik a vörös óriás mögött, közben pedig kölcsönös fedéseket is mutat 0,9 napos periódussal.

A különleges, ún. hierarchikus elrendezésnek, valamint a szerencsés geometriának köszönhetően a csillag fénygörbéje nagyon jellegzetes: éles, váltakozó minimumok láthatók 0,9 napos periódussal (a mellék és főminimumok időbeli távolsága pontosan fele a 0,9 napnak), míg 22,7 naponta kb. 2 napig elhúzódó fényességcsökkenés tapasztalható, ami alatt eltűnnek a szoros pár éles minimumai.

Ez alapján gondolhatnánk azt, hogy a szoros kettőscsillag ténylegesen is 22,7 naponta tűnik el a főkomponens mögött, de részletes vizsgálatokkal ezt ki lehetett zárni: egyrészt spektroszkópiai mérések egyértelműen mutatják, hogy a főcsillag 45,5 napos periódussal mozog pályáján, másrészt az egymást követő nagy elhalványodások nem pontosan ugyanolyanok, a kicsiny eltérések minden második hosszú minimumban ismétlődnek. Ami miatt mégis eltűnnek az éles, keskeny minimumok a hosszúak alatt, az a három csillag nagyon hasonló felületi fényessége: miként a fehér fal előtt a fehér bohóc is láthatatlanná válik, úgy a vörös óriás előtt egymást kölcsönösen elfedő vörös törpék is szinte teljesen láthatatlanok, hiszen kölcsönös takarásuk esetén sem vesztünk fényt a háttérben lévő A komponensnek köszönhetően.

A HD 181068 három komponense méretarányos ábrázolásban. Az A jelzésű csillag Napunknál 12,4-szer nagyobb vörös óriás, kísérői a Naptól kisebb törpecsillagok (kép: D. Huber, University of Sydney).

A csillag felfedezésére 2010 júniusában került sor, a rákövetkező négy hónapban pedig a világ több obszervatóriumában születtek földi mérések, elsősorban spektroszkópiai sebességmérések. A majdnem szabadszemes fényességű csillag a Kepler képein teljesen telítésbe viszi a CCD kamerát, így fénygörbéjét gondosan ellenőrizni kellett a szaturációs effektusok kizárására. Nagy szögfelbontású (“lucky imaging”) felvételek születtek Piszkéstetőn, az 1 m-es teleszkóppal, melyek kizárták optikai kísérők összeolvadó képét egészen 0,5”-es határig. A Hipparcos asztrometriai műhold korábban 10%-os pontossággal kimérte parallaxisát, ez alapján 250 parszek (mintegy 800 fényév) távolságban található. Ennek ismeretében különösen jelentős volt a csillagkorong interferometriai felbontása, amihez a Wilson-hegyi CHARA optikai interferométert használták. Az eredmények szerint a HD 181068 A komponensének korongja 0,461±0,011 mas (ezredívmásodperc) átmérőjű, ami a 250 parszekes távolságban 12,4 R_nap sugárnak felel meg. A spektrumok modellezéséből számított 5200 K-es hőmérséklet, illetve a Naptól több mint tízszer nagyobb átmérő 93 napluminozitású G/K óriáscsillagra utal, csillagfejlődési szempontból a vörös óriáság aljához közel eső állapotban. Becsült tömege mintegy 3 naptömeg, összességében kicsit nagyobb tömegű testvére pl. az epszilon Oph csillagnak. A B és C jelzésű komponensek kb. 6 magnitúdóval halványabbak, így jelenlétük sem a spektrumokból, sem az interferometriai adatokból nem mutatható ki közvetlenül.

Az összetett csillagrendszer felfedezése jelentős tudományos eredmény, mert a HD 181068 igazi asztrofizikai laboratórium, amelyben a csillagászatban szokatlan módon emberi időskálán is kimutatható pályaváltozások történnek. A Kepler és CoRoT űrtávcsövek adataiból tudjuk, hogy a HD 181068 A-hoz hasonló vörös óriáscsillagok mindegyike mutatja az ún. Nap típusú (szoláris) oszcillációk jelenségét, amit a csillag kiterjedt konvektív burkának belső mozgásai folyamatosan gerjesztenek. Esetünkben viszont ennek semmi jele nem látszik, ezzel szemben olyan másodlagos hullámzások jelentkeznek a fénygörbében, amelyekre leginkább a BC-pár árapály-hatásai adhatnak magyarázatot. A szoros csillagpár mozgásai folyamatosan rezgéseket keltenek a felfúvódott óriáscsillagban, páratlan lehetőséget nyújtva az árapály-hatások vizsgálatára a csillagok fejlődésében. A HD 181068 különleges az eddig azonosított több mint 700 hierarchikus hármascsillag között is: mindössze csak kettőt ismerünk a 45,5 napos külső periódusnál rövidebb keringési idővel, azaz az égimechanikai hatások már néhány év alatt kimutathatóak lesznek. A fellépő pályaelemváltozások a fedések által pontosan ismert geometriai konfigurációval összevetve komplex elméleti jóslatok fontos tesztobjektumává teszik a magyar kutatók által felfedezett hármas rendszert. A részletes vizsgálatok folytatódnak, amelyekhez jelenleg is készülnek jobb időfelbontású, percenként egy mérési ponttal gazdagodó Kepler-adatsorok.

A magyar vezetésű kutatócsoport cikke az április 8-i Science magazinban jelenik meg. Kutatásaikat az MTA Lendület Fiatal Kutatói Programja, illetve az OTKA K76816, K83790 és az MB08C 81013 pályázatok támogatták.