Először figyeltek meg napfoltokat egy távoli csillag felszínén

Első alkalommal sikerült egy foltos csillag felszínét közvetlenül, az interferometria módszerével "lefényképezni" - jelentette be egy magyar taggal is rendelkező nemzetközi kutatócsoport a Nature tudományos folyóiratban.

A napfoltokat, a Nap felszínén időről időre megjelenő sötétebb területeket távcsövekkel részletesen meg lehet figyelni. A nagy távolságok miatt azonban gyakorlatilag az összes többi csillag pontszerű forrásként látszik az égen, a felszínükről a legjobb távcsövek sem képesek részleteket megmutatni.

A gyakorlatban a földfelszíni optikai eszközökkel, például óriástávcsövekkel elérhető legjobb felbontás kb. 0,5 ívmásodperc: ekkora szög alatt látszik egy hajszál átmérője 50 méter távolságból. Ám ez sem elegendő ahhoz, hogy egy csillag felszínén a foltokat vizsgálni lehessen. Létezik azonban egy méréstechnikai eljárás, az interferometria, amellyel a szögfelbontás növelhető.

Napfoltok a Nap felszínén Forrás: AFP/NASA

A technika

Az interferometria lényege, hogy több, egymástól nagyobb távolságra elhelyezett távcsövet egyszerre fordítanak a vizsgálandó objektum felé, és a távcsövekbe beérkező fénynyalábokat egymással kombinálják. Ezzel a módszerrel olyan szögfelbontás érhető el, amely megfelel egy akkora átmérőjű távcsőnek, mint amekkora az összekapcsolt távcsövek közötti távolság.

A 2000-es évek elején hat távcső összekapcsolásával hozták létre az amerikai Mount Wilson Observatory-ban a Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) elnevezésű interferométert, mellyel egy hajszál átmérője 85 kilométer távolságból is látszik. A CHARA jelenleg a legjobb szögfelbontású optikai eszköz a világon, így vele nyílik a legjobb esély más csillagok felszínének megismerésére.

Kettős rendszer

A csillagfoltok direkt megfigyelésén dolgozó 15 fős nemzetközi kutatócsoport a Zéta Andromedae nevű, 180 fényévnyire található kettőscsillagot vette célba. A Zéta Andromedae rendszer fényesebb tagja egy, a Napunknál 16-szor nagyobb vörös óriáscsillag, a kísérő pedig egy halvány törpecsillag. Az óriáscsillagról régóta sejthető, hogy felszínét foltok borítják, de erre eddig csak közvetett bizonyítékok voltak.

A Zéta Andromedae-t a CHARA hat távcsövével és a hozzájuk kifejlesztett fénynyaláb-kombináló eszközzel, a MIRC-cel 2011-ben 11 alkalommal, 2013-ban pedig 14 alkalommal sikerült megfigyelni. A képalkotás során nagy segítséget jelentett az interferometrikus mérésekkel egy időben zajló spektroszkópiai megfigyelés-sorozat, amelyben vezető szerepe volt Kővári Zsoltnak, az MTA CSFK Csillagászati Intézet főmunkatársának.

Forrás: Rachael Roettenbacher and John Monnier

A csillag színképében a foltok is nyomot hagynak, ezeket kielemezve klasszikus Doppler-rekonstrukció is készült a felszínről. Tehát a foltok feltérképezése párhuzamosan, két független módszerrel zajlott, és a közvetlen képalkotás eredménye összevethető lett a közvetett módszerrel nyert térképpel.

Mikre lehet következtetni a megfigyelésekből?

A Zéta Andromedae foltjainak közvetlen megfigyelése két lényeges megállapításhoz vezetett: az egyik, hogy a csillag Föld felé néző pólusán 2011-ben és 2013-ban is látható volt egy nagy kiterjedésű "hideg" folt, így a Zéta Andromedae interferometrikus képe lett a poláris foltok létének döntő bizonyítéka.

A másik érdekesség, hogy míg 2011-ben az összes csillagfolt leginkább az egyik féltekére koncentrálódott, a 2013-as képen az új foltok már az egyenlítő túloldalán, az állandó sarki folttal ellentétes féltekén tűntek fel. A kutatók ebből arra következtetnek, hogy a Zéta Andromedae belsejében a Napétól eltérő dinamómechanizmus működik az óriáscsillagban.

A megfigyelések alapján egyértelmű, hogy a Nap és más csillagok mágneses tere és az általuk keltett csillagfoltok igen különbözőek lehetnek, viszont ezek a mai technológiánkkal akár közvetlenül is megörökíthetőekké váltak.