Sikerült továbbá megerősíteni, hogy az 1997/98-as
adatok alapján a csillag felszínén a látszó pólus környékén hideg
folt található, emellett a foltosodás mértéke alacsonyabb
szélességeken is jelentős. Ugyanakkor egy jóval bővebb, 1996– 1997
fordulóján összegyűjtött adatsor alapján arra is lehetőség nyílt,
hogy négy egymást követő rotációs periódusra külön-külön
Doppler-rekonstrukciókat készítve a csillagfoltok időbeli fejlődését
vizsgáljuk. Az idősoros Doppler-képek alapján kimutattuk, hogy a
csillag a Naphoz hasonlóan differenciálisan rotál, azaz az
egyenlítőhöz közeli szélességi körök mentén gyorsabb a forgás, mint
a pólus körüli vidékeken. Ez utóbbi eredményt, azaz a felszíni
differenciális rotáció létét és annak mértékét sikerült újabb, tehát
független adatok felhasználásával nemrégiben ismét kimutatni (Kővári
et al., 2012).

4. ábra • Az első Doppler-kép a ζ
Andromedae felszínéről az 1997–1998 fordulóján összegyűjtött
spektroszkópiai adatokból. A felszíni hőmérséklet-eloszlás
rekonstrukciójához térképezővonalként a neutrális vas 6430 Å
hullámhossznál található abszorpciós vonalát használtuk.
A ζ Andromedae igazi arca
A z And megfigyelésére a CHARA/MIRC-interferométerrel két időszakban
került sor: 2011. július 9–22. között tizenegy alkalommal, míg 2013.
szeptember 12–30. között összesen tizennégy alkalommal. Az
információk feldolgozása, maga a képalkotás egy olyan újszerű
megközelítéssel történt, amely a Doppler-leképezés alapgondolatát
követi. Eszerint a képalkotáshoz fejlesztett kód, a SURFING (SURFace
ImagING, John D. Monnier) az éjszakáról éjszakára készített
„pillanatfelvételek” helyett a teljes adatmennyiség felhasználásával
(ún. apertúraszintézissel) – a két időszakra külön-külön, egymástól
függetlenül – olyan konzisztens modellt állít fel, amely kielégítő
módon ad számot a látszó felszín folteloszlásának rotáció miatt
történő időbeli változásáról. Az eljárásról fontos megemlíteni, hogy
modellfüggetlen, azaz nincs szükség a felszíni struktúrával
kapcsolatos a priori feltevésekre – leszámítva az elliptikusságot,
amelyet viszont a korábbi fotometriai és spektroszkópiai
vizsgálataink alapján nagy pontossággal ismertünk. Az eredményről a
Nature című folyóirat hasábjain számoltunk be (Roettenbacher et al.,
2016). A csillag felszínének direkt interferometrikus képét a két
időszakban az 5. ábrán láthatjuk. A ζ And foltjainak
közvetlen megfigyelése mindjárt két alapvető megállapításhoz
vezetett: az egyik a poláris folttal kapcsolatos, a másik pedig
azzal a megfigyeléssel, hogy a folteloszlás a két vizsgált
időszakban jelentős mértékben aszimmetrikus az egyenlítőre.

5. ábra • Az első direkt kép egy foltos
csillagról.
A ζ And képe a CHARA/MIRC-interferométerrel
2011-ből (felül) és 2013-ból (alul). A képek a teljes felszínt
mutatják Aitoff-vetületben, jobbra
a hőmérsékletskálával. Forrás: Rachael
Roettenbacher és John D. Monnier.
A poláris folt. Egy póluson, arra
körszimmetrikusan elhelyezkedő folt a spektrumvonalak alján okoz
ugyan kitüremkedést, de az a rotációs fázis mentén nem változik.
Éppen ezért a Doppler-képeken megjelenő poláris foltok valódiságával
kapcsolatosan kezdetben sokan szkeptikusak voltak. Többen úgy
gondolták, hogy a poláris folt csupán hibás interpretáció, amely a
Doppler-leképezés tökéletlenségéből (például hibás
kontínuumillesztésből) ered. Ezt a vélekedést látszott alátámasztani
az a tény is, hogy a Nap pólusainak környékén soha nem látunk
foltokat. Mindezek ismeretében a csillagfoltok kutatásának
történetében valóban mérföldkőnek számít, hogy a z And felszínének
direkt megfigyelésével lényegében független módszerrel sikerült
megerősíteni azt a Doppler-képalkotásból kapott korábbi eredményt,
hogy a ζ And pólusát (valószínűleg hosszabb időn át, folyamatosan)
hideg folt fedi.
A folteloszlás hemiszferikus aszimmetriája.
További fontos megfigyelés, hogy 2011-ben (a pólust leszámítva) a
foltok leginkább a látszó pólushoz tartozó féltekén voltak jelen,
míg ehhez képest a 2013-as képen a foltok döntően a másik féltekén
jelentek meg. A Napon a napfoltok a mágneses tér felszínre törő
erővonalainak nyomjelzői. A mágneses tér felerősítése és felszínre
jutása pedig az ún. dinamóhatásnak köszönhető. Azonban a Napon nem
tapasztalunk a foltok statisztikai eloszlásában jelentkező
észak–déli aszimmetriát. Ebből arra lehet következtetni, hogy a ζ
And belsejében a napdinamótól eltérő dinamómechanizmus működik. Egy
lehetséges elképzelés szerint a mágneses tér (Napéhoz hasonló) dipól
jellege (és ebből következőleg szimmetriája az egyenlítőre) az
eltérő dinamóműködés következtében megváltozik. A dipól mellett a
kvadrupól módus gerjesztődése és az egyes módusok kölcsönhatása
révén a globális mágneses tér nagymértékben aszimmetrikussá válik.
Lehetséges tehát, hogy a z And felszíni folteloszlásában 2011-ről
2013-ra mutatkozó hemiszferikus különbséget éppen ilyen, ún. „kevert
paritású módus” magyarázza (Sokoloff – Nesme-Ribes, 1994).
Direkt vagy indirekt? – a Doppler-rekonstrukció
és az interferometrikus képalkotás összehasonlítása
2013-ban a CHARA/MIRC-megfigyelésekkel egyidejűleg a ζ And-ról nagy
felbontású spektroszkópiai megfigyeléseket is gyűjtöttünk. Ez
utóbbiak tizennyolc napos időtartama alatt összesen tizenegy
éjszakán sikerült adatokat rögzíteni, és ez már megfelelő
fázislefedettséget biztosított egy Doppler-rekonstrukció
elkészítéséhez. A Doppler-kép elkészítésével az volt az alapvető
célunk, hogy független megfigyeléssel segítsük az interferometrikus
adatok helyes értelmezését. Egyúttal alkalom kínálkozott arra, hogy
egy foltos csillagról egy direkt és egy indirekt módszerrel
egymástól függetlenül, azonos időben elkészített képet közvetlenül
összehasonlítsunk. A két kép a 6. ábrán látható. Az
összehasonlítás során felismerhető néhány jó egyezés, néhol hasonló
alakzatokat látunk kisebb alak-, méret- és hőmérsékletbeli
eltérésekkel, de vannak nyilvánvaló különbségek is. A poláris folt
mindkét képen domináns, és méretét, struktúráját tekintve is
hasonló. További szembetűnő hasonlóság a kb. 220° hosszúságon az
egyenlítő alatt található nagyobb méretű, forróbb (fényesebb)
terület. Azonban az interferometrikus képen főleg az alsó féltekén
látunk foltokat, ellentétben a Doppler-képpel, ami nem annyira
meglepő, hiszen a Doppler-rekonstrukció köztudottan megbízhatóbban
működik a látható pólus féltekéjén (amelyre jobban rálátunk). Az
interferometrikus képen az egyenlítő alatt kb. -25° és -60°
szélességi koordináták közötti hangsúlyos foltok a 270°-tól a 45°-ig
terjedő hosszúsági tartományban a Doppler-képen az alsó féltekén
csak kisebb területen és kisebb kontraszttal láthatók kb. 315°–0°
hosszúságok között. Ugyanakkor a felső féltekén megjelennek az
egyenlítőre tükrözött „szellemképek” formájában a 270°–315° és
0°–90° hosszúságok között. A tükröződési effektus jól ismert
jelenség a Doppler-leképezésben: minél jobban közelítünk a 90°-os
inklinációhoz, annál erősebben jelentkezik. Mindezekkel együtt
kijelenthető, hogy a két kép egymással viszonylag jó összhangban
van. Ám a nyilvánvaló eltérések oka csak részben írható a
Doppler-leképezés számlájára (nagyobb pontatlanság az alsó féltekén,
szellemképek), ugyanis a két módszer „felbontása” jelentősen
különbözik. Az interferometrikus kép felbontási határa jelen esetben
a látszó korong átmérőjére vetítve nagyjából 6–10 képelem lehet, míg
a Doppler-képalkotás (elvi) felbontása ennek többszöröse. Vagyis a
két eredmény csak részben hasonlítható össze. Ugyanakkor az
összehasonlítás arra mindenképpen elegendő, hogy a merőben eltérő,
ám egymástól független két módszer létjogosultságát egyszerre
igazolja.

6. ábra • A ζ And felszíni
hőmérséklet-eloszlásáról készült direkt interferometrikus kép
(felül) és indirekt Doppler-rekonstrukció (alul). A képek alapjául
szolgáló interferometriai és spektroszkópiai megfigyelések egy
időben zajlottak. A két képen
a szembetűnő hasonlóságok mellett eltérések is
felfedezhetők.
A kutatást az OTKA-109276 sz. pályázat (témavezető Kővári Zsolt) és
az MTA Lendület-2009 programja (témavezető Kiss László) is
támogatta.
Kulcsszavak: Doppler-leképezés, interferometria, csillagfolt,
mágneses dinamó, CHARA
IRODALOM
Baron, Fabien – Monnier, John D. –
Pedretti, Ettore et al. (2012): Imaging the Algol Triple System in
the H Band with the CHARA Interferometer. Astrophysical Journal.
752, 20 DOI: 10.1088/0004-637X/ 752/1/20/ •
WEBCÍM
Deutsch, Armin J. (1958): Harmonic
Analysis of the Periodic Spectrum Variables. In: Lehnert, Bo (ed.):
Electromagnetic Phenomena in Cosmical Physics. Proceedings from IAU
Symposium no. 6. International Astronomical Union. Symposium no. 6.
Cambridge: Cambridge University Press, 209–221. •
WEBCÍM
Kiss L. László (2015): Csillagászati
képalkotás optikai interferometriával. Magyar Tudomány. 176, 10,
1162–1170. •
WEBCÍM
Kloppenborg, Brian – Stencel, Robert –
Monnier, John D. et al. (2010): Infrared Images of the Transiting
Disk in the ε Aurigae System. Nature. 464, 870–872. DOI:
10.1038/nature08968 •
WEBCÍM
Kővári Zsolt – Bartus János –
Strassmeier Klaus G. et al. (2005): First Doppler Images of ζ
Andromedae. In: Cool Stars, Stellar Systems and the Sun 13, 5–9 July
2004, Hamburg, Germany, ESA-SP-560 (Vol. II), 727–730. •
WEBCÍM
Kővári Zsolt – Bartus János –
Strassmeier Klaus G. et al. (2007): Doppler Imaging of Stellar
Surface Structure XXIII. The Ellipsoidal K Giant Binary ζ
Andromedae. Astronomy & Astrophysics. 63, 1071–1080. DOI:
10.1051/0004-6361:20065982 •
WEBCÍM
Kővári Zsolt – Korhonen, Heidi –
Kriskovics Levente et al. (2012): Measuring Differential Rotation
of the K-giant ζ Andromedae. Astronomy & Astrophysics. Paper A50
DOI: 10.1051/0004-6361/201118177 •
WEBCÍM
Kővári Zsolt – Oláh Katalin (2014):
Observing Dynamos in Cool Stars. Space Science Reviews. 186,
457–489. DOI: 10.1007/978-1-4939-2584-1_16 •
WEBCÍM
Monnier, John D. – Zhao, Ming –
Pedretti, Ettore et al. (2007): Imaging the Surface of Altair.
Science. 317, 342 DOI: 10.1126/science.1143205 •
WEBCÍM
Roettenbacher, Rachael – Monnier, J. D.
– Korhonen, H. et al. (2016): No Sun-like Dynamo on the Active Star
ζ Andromedae from Starspot Asymmetry. Nature. 533, 217–220. DOI:
10.1038/nature17444
Sokoloff, Dmitry – Nesme-Ribes,
Elizabeth (1994): The Maunder Minimum: A Mixed-parity Dynamo Mode?
Astronomy & Astrophysics. 288, 1, 293–298. •
WEBCÍM
Uitenbroek, Han – Dupree, Andrea K. –
Gilliland, Ronald L. (1998): Spatially Resolved Hubble Space
Telescope Spectra of the Chromosphere of α Orionis. The Astronomical
Journal. 116, 2501–2512. DOI: 10.1086/ 300596 •
WEBCÍM
|