A Nap sorsa négy milliárd év múlva

Egy nemzetközi kutatócsoport interferometriás technikával vizsgálta a Mira-típusú vörös óriások közvetlen környezetét. Meglepő módon a vizsgálatok a csillagok körül héjszerűen elhelyezkedő vízpárát, szénmonoxidot és más molekulákat találtak. A héjszerű rétegek a csillagoknak jóval nagyobb látszólagos átmérőt kölcsönöznek.

A csoport mérései szerint a Mira-csillagok átmérője elképzelhető, hogy csupán fele akkora, mint ahogy eddig hittük. Az eredmények szerint ezek az igen fényes csillagok elsősorban pulzációjuknak és egyedi közvetlen környezetüknek köszönhetik a látszólagos, méretbeli nagy variabilitást.

A Mira-csillagok nagyságuk alapján a Nap-típusú csillagok szélesebben értelmezett mérettartományába tartoznak, így szemléltetik, hogy miként is néz majd ki Napunk négy milliárd év múlva. Amennyiben a Mira-csillagokhoz hasonló módon, héjszerű rétegek fognak kialakulni a Nap körül is, azok akár a Mars pályáján is túlterjedhetnek, bekebelezve Földünket is.

Sok oldalú megfigyelések

A Mira-típusú vörös óriások átlagosan több százszor nagyobbak, mint Napunk, mégis igen nehéz megfigyelni felszínüket még a legnagyobb teleszkópokkal is. A kutatók ezért a csillagászati interferometria technikáját használták fel a pontosabb adatgyűjtésben. Az eljárás lényege, hogy különböző távcsövek felvételeit összevetve rekonstruálják a vizsgált csillagot.

A kutatók az interferometriás megfigyeléseket az arizonai infravörös-teleszkóppal (IOTA) végezték. A speciális teleszkóp-rendszer három, különböző detektorral működik, amelyek ugyanarról a csillagról gyűjtenek információt. A teleszkóp L-alakú szárnyain ezek a detektorfejek eltérő pozíciókat foglalnak el, ami lehetővé teszi, hogy eltérő beállításokból és eltérő hullámhossztartományokban készüljenek a felvételek. A három fej által összegyűjtött adatok összevetésével rekonstruálhatóvá válik a vizsgált csillag.

Felfújt vörös óriások

A Mira-csillagok az első ilyen típusú, a Cet csillagképben megfigyelt égitestről kapták nevüket. A vörös óriások lenyűgöző fényesség és méretbeli változásainak egyik magyarázata a ciklusaik során kibocsátott hatalmas anyagmennyiség. A csillagok akár tíz nagyságrenddel is változtatják fényességüket egy cikluson belül. A ciklusok 80-1000 naposak lehetnek.

A héjakban összegyűlő anyag blokkolja a csillag fényét, egészen addig, amíg a csillagtól való távolodás következtében el nem vékonyodnak annyira, hogy átengedjék a sugarakat. A csillagok környezete így egy folyamatosan változó, komplex rendszer, amit nehéz vizsgálni, és ami miatt nehezen figyelhető meg a központi csillag viselkedése is.

A vizsgálat során sikerült rekonstruálni a csillagok fényességváltozásait a felszíni héjakon keresztül. A felvételek felbontását jól érzékelteti, hogy még a 10 milli-arcsecundumos tartományban jelentkező eltérések is megfigyelhetővé váltak így. Összehasonlításképpen: a felbontás egy, a Hold távolságában lévő égitest vizsgálata esetén a 20 méternél kisebb méretű objektumok megfigyelését is lehetővé tenné.

Különösen érdekesek a közeli infravörös tartományokban készült felvételek, hiszen ezek mutatják meg a csillagot borító vízpára és szénmonoxid héjak elhelyezkedését. Már évek óta gyanították a rétegek létezését, azonban az infravörös felvételek bizonyították ezeket először. A rétegek átlagos hőmérséklete 2000 Kelvin körül van, kiterjedésük pedig durván a megfigyelt csillag ötven százalékát is elérheti. A korábbi vizsgálatok nem voltak képesek megkülönböztetni a molekuláris rétegeket a csillagtól, így rendre nagyobb átmérőket sugalltak. Az új vizsgálatok, lehámozva a külső héjakat, rámutattak, hogy a csillagok mérete csak fele annak, amit eddig hittünk.

A kutatócsoport eredményei hidat építenek a Mira-csillagokról alkotott elméletek és megfigyelések közé. A csillagok felszíne és a látható fényben opálos színben tündöklő molekuláris réteg között valószínűleg egy atmoszféra-szerű, gázokból felépülő réteg található.

A kutatások részletgazdag megfigyelésekkel szolgálnak a Mira-csillagok felépítését illetően a látható fény tartományától egészen az infravörös tartományokig terjedő széles hullámhossz palettán, mégis egyelőre rejtély, mivel magyarázható a molekuláris rétegek jelenléte. A csillag gázainak atmoszférikus nyomása ugyanis nem lenne elegendő a sűrű és viszonylag távoli rétegek fenntartásához. Egyes feltételezések szerint a csillag pulzációja adná a rétegek utánpótlását, ám a mechanizmus eddig még ismeretlen.

A Nap jövője jelen időben

Ezek a csillagok a Föld tömegének egyharmadát bocsátják környezetükbe évente por és gázok formájában, így felelősek a galaxisok kibocsátott anyagmennyiségének csaknem 75 százalékáért. A szén, nitrogén, oxigén és egyéb elemek elhagyva a csillag forró belsejét, az űrben újabb csillagok és bolygók képződéséhez szolgáltatnak alapanyagot.

A Mira-csilagok tanulmányozása azért is nagyon fontos terület, mert a Nap-típusú csillagok jövőjét is megfigyelhetjük általuk. Megérthetjük, hogy évmilliárdokkal később miként fog viselkedni központi csillagunk és hogyan néz majd ki Naprendszerünk.