Fáklyacsillag — mi az? Definíció, okok és ismert példák (Proxima, UV Ceti)
Fáklyacsillag: mi az? Ismerd meg a flerek okait, működését és híres példákat (Proxima Centauri, UV Ceti) — definíció, mechanizmus és megfigyelési eredmények.
Fáklyacsillag (flare star) olyan változócsillag, amely rövid időre — percektől órákig — kiszámíthatatlanul nagyon fényessé válik. Ezek a fellobbanások (flerek) nem csupán az optikai tartományt érintik, hanem a csillag teljes spektruma mentén jelentkezhetnek: az ultraibolya és a röntgensugárzástól egészen a rádióhullámokig (rádióhullámokig).
Hogyan keletkeznek a flerek?
A flerek létrejöttének alapvető oka a csillag légkörében lezajló mágneses zavar: a mágneses mező hirtelen átstrukturálódása és rekonnexiója nagy mennyiségű energiát szabadít fel. Ennek következtében töltött részecskék gyorsulnak fel, és ütközéseik, valamint a plazma hevülése fényes, széles spektrális tartományú kitörést eredményez. A mechanizmus hasonló a Napon megfigyelt napkitörésekhez, de gyakran sokkal intenzívebb relatív a csillag alapfényességéhez képest.
Milyen csillagok fáklyáznak?
- A legtöbb ismert fáklyacsillag vörös törpe (M-típusú törpe). Különösen a fiatal, gyorsan forgó vörös törpék igen aktívak.
- Kisebb tömegű, de mégis flerező objektumok lehetnek a barna törpék is — bár ezek flerei eltérő jellegűek lehetnek és más energiaskálán mozognak.
- Nagyobb tömegű rendszerekben, például az RS Canum Venaticorum (RS CVn) típusú kettősökben is előfordulnak erős kitörések. Itt a kutatók szerint gyakran a kettőscsillag kölcsönhatása — tehát a kísérő jelenléte és az általa okozott mágneses mező zavarok — okozza a fellobbanásokat.
- Néhány, a Naphoz hasonló csillagról is észleltek már nagy kitöréseket. Egyes elméletek szerint ilyen esetekben a kísérő (például egy közeli, nagy tömegű bolygó) mágneses kölcsönhatása járulhat hozzá a kitöréshez — hasonlóan ahhoz, hogy egy forró, belső pályán keringő óriásbolygó (például egy Jupiter-szerű objektum) befolyásolja a csillag mágneses tereit.
Gyakoriság, időtartam és energia
A flerek gyakorisága és energiája nagyon változó. Egyes fáklyacsillagok naponta többször is felvillannak, míg másoknál csak évek-évtizedek alatt fordul elő egy jelentősebb kitörés (például a Barnard-csillag esetében ritkábban észleltek flereket). A kitörések időtartama általában néhány perctől néhány óráig terjed, az energiaértékek pedig nagyságrendekkel különbözhetnek: kisebb flerek esetén 10^29–10^31 erg, míg a legnagyobb, ún. szuperflerek elérhetik vagy meghaladhatják a 10^34–10^35 erg nagyságrendet.
Történet és ismert példák
Az első ismert fáklyacsillagokat 1924 körül fedezték fel; ezek közé tartozik a V1396 Cygni és az AT Microscopii. A legismertebb klasszikus példa az UV Ceti, amelyet 1948-ban azonosítottak erősen flerező csillagként — emiatt gyakran használják az ilyen típusú változók elnevezésére is (UV Ceti-típusú változócsillagok). A Naprendszer közvetlen közelében ismert fáklyacsillag a Proxima Centauri, amely a Naprendszerhez legközelebbi csillag, és amelyről ma már tudjuk, hogy rendszeresen produkál flereket.
Megfigyelés és hatások
- Megfigyelési módszerek: ferek detektálhatók optikai fényességméréssel, ultraviola és röntgen műholdakkal, valamint rádióteleszkópokkal. Sokrétű spektrális lefedettség segít megérteni a kitörésben részt vevő fizikai folyamatokat.
- Hatás bolygókra: a gyakori és erős flerek jelentős hatást gyakorolhatnak egy csillag körül keringő bolygók légkörére és felszíni körülményeire. Közvetlen következmény lehet az atmoszféra kémiai összetételének megváltozása (például ózon elpusztulása), erózió, illetve a felszíni sugárzási környezet erős romlása — ez fontos szempont az exobolygók lakhatóságának vizsgálatakor (például a Proxima Centauri körüli bolygók esetén).
Miért fontos a fáklyacsillagok tanulmányozása?
A fáklyacsillagok vizsgálata több okból is fontos: segítenek megérteni a mágneses aktivitás szélsőséges megnyilvánulásait, a csillagok belső dinamikáját (például a dinamó-működést), valamint alapvető információkat szolgáltatnak az exobolygók környezetéről és a lehetséges lakhatóságról. Emellett a Napunkon bekövetkező nagy napkitörések jobb megértéséhez is nyújthatnak analógiát.
Összefoglalva: a fáklyacsillagok rövid, intenzív fénykitöréseket produkálnak, amelyek a csillag mágneses tereinek zavaraiból erednek; leggyakrabban vörös törpéken figyelhetők meg, és nagy jelentőségűek mind a csillagfizika, mind az asztrobiológia szempontjából.
Közeli fáklyacsillagok
A fáklyacsillagok viszonylag kevés fényt bocsátanak ki, de a Földtől akár 1000 fényévnyire is találtak már ilyen csillagokat.
Proxima Centauri
A Proxima Centauri közelebb van a Naphoz, mint bármely más csillag, és egy fáklyás csillag. A Proxima Centauri véletlenszerűen növeli fényességét, és ezt mágneses erő okozza. A konvekció mágneses mezőt hoz létre a Proxima Centauri teljes anyagában, és ez a Napéhoz hasonló teljes röntgenkibocsátású fáklyázáshoz vezet, bár a Nap sokkal masszívabb (nehezebb), mint a Proxima Centauri.
Wolf 359
A Wolf 359 jelű fáklyacsillag egy másik, a Naprendszerhez viszonylag közeli csillag az Oroszlán csillagképben, és más nevei (elnevezései) is vannak. Az M6,5 színképosztályba tartozó vörös törpe, és röntgensugárzást bocsát ki. Ez egy UV Ceti flare csillag, és viszonylag gyakran fakad ki.
Az átlagos (átlagos) mágneses mező jelentősen változik akár hat órás időszakok alatt is. Összehasonlításképpen, a Nap mágneses mezeje átlagosan 1 G (100 μT), bár aktív napfoltokban akár 3 kG (0,3 T) is lehet.
Barnard's Star
A Barnard-csillag a második legközelebbi csillagrendszer a Napunkhoz, és a tudósok gyanúja szerint ez egy fáklyacsillag.
TVLM513-46546
A TVLM513-46546 a tudósok egy nagyon kis tömegű fáklyacsillagot neveznek így. Ez a kis csillag éppen csak elég nehéz ahhoz, hogy vörös törpének számítson.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a fáklyacsillag?
V: A fáklyacsillag olyan változócsillag, amely kiszámíthatatlanul néhány percre sokkal fényesebbé válik. A flerek a csillag légkörében fellépő mágneses zavarok miatt következnek be ezeken a csillagokon, és a fényességük a röntgensugárzástól a rádióhullámokig terjedő spektrumban növekszik.
K: Mikor fedezték fel az első ismert flercsillagokat?
V: Az első ismert flercsillagokat 1924-ben fedezték fel, ezek a V1396 Cygni és az AT Microscopii voltak.
K: Mi a legismertebb példa a flercsillagokra?
V: A legismertebb példa a flercsillagokra az UV Ceti, amelyet 1948-ban fedeztek fel.
K: Milyen gyakran fordulnak elő kitörések a Barnard-csillagon?
V: A Barnard-csillagon néhány naponta egyszer vagy ritkábban is előfordulhatnak flerek.
K: A Proxima Centauri is flercsillag?
V: Igen, a Proxima Centauri is flercsillag.
K: Milyen típusú csillagok képesek leginkább kitöréseket produkálni?
V: A legtöbb fáklyacsillag halvány vörös törpe, bár a kevésbé masszív (könnyebb) barna törpék is képesek lehetnek fáklyákat produkálni. A nagyobb tömegű (nehezebb) RS Canum Venaticorum változók (RS CVn) szintén képesek kitöréseket produkálni, amelyeket a kettős rendszerekben lévő kísérőcsillagok mágneses mezejüket megzavaró kísérőcsillagok okoznak.
K: Vannak hasonló példák arra, hogy a Naphoz hasonló csillagok kitöréseket produkálnak? V: Igen, kilenc Nap-szerű csillagról láttak már olyan kitöréseket, amelyeket olyan masszív bolygók, mint a Jupiter, okozhatnak, amelyek szorosan körülöttük keringenek és megzavarják mágneses mezejüket.
Keres