Az MTA doktorai: Derekas Aliz a pulzáló csillagokról

Derekas Aliz a csillagászat két nagy területe, a pulzáló csillagok és a fedési kettőscsillagok vizsgálatával foglalkozik, kutatásai során igyekszik egyesíteni a két terület eszköztárát. A pulzáló csillagok fénye emberi időléptékben is periodikusan változik, aminek hátterében sokszor a csillag sugárirányú felfúvódása és összehúzódása, illetve rétegeinek horizontális irányú elmozdulásai állnak. A fedési kettőscsillagok közös jellemzője – ahogy arra a nevük is utal –, hogy két (vagy több) csillag úgy kering egymás körül, hogy időnként a mi látóirányunkból nézve kitakarják egymást, emiatt pedig változik a fényességük.

A közvetlen vizsgálat lehetősége

Derekas Aliz

„E két területet próbálom egyesíteni, tehát olyan fedési kettőscsillagokat keresek, amelyekben az egyik csillag ráadásul pulzál is – mondja Derekas Aliz. – Pulzáló csillagokkal még egyetemista koromban kezdtem foglalkozni. Már az első egyetemi nyári gyakorlatom során is egy ilyen pulzáló csillagot vizsgáltam. Ez a szerelem azóta is tart nálam, bár időközben fedési kettősöket is vizsgálni kezdtem. Ebből született meg nagyjából a PhD megszerzésének idején az ötlet, hogy jó lenne egyesíteni a két érdeklődési területemet.”
A fedési kettős rendszerben keringő pulzáló csillagok tudományos érdekessége abban gyökerezik, hogy a fedési kettőscsillagok fizikai paramétereit (például a tömegét vagy a hőmérsékletét) közvetlenül is meg tudjuk határozni, míg minden más csillag tulajdonságait csak közvetett módszerekkel tudjuk vizsgálni. Így például a nem fedési kettős pulzáló csillagok tömegét is csak modellek segítségével tudjuk kikövetkeztetni. Vagyis, ha kiszámoljuk egy fedési kettős egyik tagját alkotó pulzáló csillag tömegét és más paramétereit a modellek segítségével, majd ezeket az értékeket közvetlenül is megmérjük, akkor a két eredmény összehasonlításával validálhatjuk és továbbfejleszthetjük a modellt.

Kettőscsillagok és pulzálás

A kettőscsillagok gyakoribbak, mint gondolnánk. „Bár a saját napunk alapján talán azt hihetnénk, hogy a csillagok általában egyedül, mindentől távol helyezkednek el az univerzumban, valójában az ismert csillagok több mint fele nem magányos, hanem egy vagy több csillaggal együtt kettős- vagy többes csillagot alkot – folytatja a csillagász. – A fedési kettősökre ezenkívül még az is jellemző, hogy a keringési pályájukra úgy látunk rá, hogy időnként egymás mögé kerülnek. Ilyenkor csökken az összfényességük, és e csökkenés mértéke a csillagok paramétereitől függ. Bár mindkét csillag bocsát ki fényt magából, amikor egy kettőscsillagot nézünk, a két csillag fényességének összegét érzékeljük. Amikor viszont kitakarják egymást, a hátul lévő csillag fénye már nem jut el (teljes egészében) hozzánk, így a rendszer teljes fényereje csökken. Egy teljes keringési ciklus fotometriai és spektroszkópiai kimerésével a rendszer fizikai paraméterei nagy pontossággal, közvetlenül meghatározhatóak.”

A csillagok pulzációja is gyakori jelenség, olyannyira, hogy szinte minden csillag eljut egyszer abba az életszakaszba, amikor pulzálni kezd. Ennek hátterében az áll, hogy a csillag tömegéből származó gravitációs összehúzó erő és a kifelé ható sugárzási nyomás közötti egyensúly nem stabil. A csillag belső rétegeiben található anyagok, például ionizált gázok, nem egyenletesen viselkednek, ami miatt a csillag elkezd tágulni és összehúzódni. Ezek a pulzációs ciklusok nagyon szabályos időközönként követik egymást. A periódusidejük tág határok között mozog, lehet néhány perc, néhány óra vagy nap, de akár több száz nap is. Viszont rendszerint nagyon kiszámíthatók: ezredmásodperc pontossággal tartják a periódust. Pontos pulzációs peródusuknak köszönhetően fontos szerepet töltenek be a csillagászatban, segítségükkel a csillagok távolsága is meghatározható. Az egyik pulzáló csillagtípust alkotó cefeidák a kozmikus távolságlétra egyik alapvető lépcsőfokát jelentik, melyekkel a környező galaxisok távolságát is meg tudjuk határozni.

„Vannak pulzáló csillagok, amelyek egyszerre fújódnak fel sugárirányban, mintha csak lélegeznének. Másoknál a rétegek horizontálisan mozdulnak el egymáshoz képest, kicsit hasonlóan, mint az óceán hullámai, így a csillagnak egy időben vannak kiemelkedő és visszahúzódó részei is” – mondja Derekas Aliz. A csillagász az utóbbi másfél évtizedben főként űrtávcsövek felvételeit elemezte. Korábban a Kepler űrtávcső, újabban pedig a TESS és CHEOPS űrtávcsövek adatait használja.

A rendszer, ami „szem-szájnak ingere”

„Talán az eddigi legnagyobb eredményem még 2011-ből való, amikor mi fedeztük fel az egyik legelső ismertté vált fedési hármas rendszert (vagyis egymás körül keringő és időnként fedésbe kerülő három csillagot). Minthogy e rendszerben időnként mindhárom csillag fedésbe került, sikerült meghatároznunk a fizikai paramétereiket is. Az erről szóló cikkünk a Science-ban jelent meg – folytatja a kutató. – A rendszer érdekessége az volt, hogy mindent tudott, ami szem-szájnak ingere. Egy pulzáló vörös óriás körül két vörös törpecsillag kering, és ez a két kicsike egynapos periódussal kering egymás körül, miközben közösen 45 napos periódussal kerülik meg a vörös óriáscsillagot.”

Bár a vörös óriások általában a Naphoz hasonló pulzációt mutatnak, e hármas rendszer „központi” vörös óriása máshogy pulzál. A csillagászoknak azt is sikerült bizonyítaniuk, hogy a két kisebb csillag gravitációs ereje által kiváltott árapályjelenség okozza e meglepő pulzációt.