Jácint, Réka, Hetény2019. augusztus 17., szombat
Tudomány

Porhold létezését igazolták magyar kutatók

2018.10.31.ELTE
National Geographic Magyarország

Az objektumok létezését már 1961-ben felvetették.

A csillagos ég fantáziaképe a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja környékén lévő Kordylewski-porholddal, a Földdel, a Holddal és a Nappal.

Magyar kutatók porfelhőket azonosíthattak a Földtől mintegy 400 ezer kilométerre.Az objektumok tehát nagyjából olyan messze találhatóak bolygónktól, mint a Hold.

A közös tömegközéppontjuk körül keringő két nagy égitest gravitációs mezőjében Euler 1767-ben fedezett föl három (L1, L2, L3), Lagrange pedig 1772-ben további két olyan egyensúlyi pontot (L4, L5), amelyikbe egy harmadik kis testet helyezve, az a két égitesttel szinkronban együtt keringve nem változtatja meg relatív helyét. Csillagászok több ezer kis égitestet találtak a Nap-Jupiter, Nap-Mars, Nap-Neptunusz kettős rendszerek L4 és L5 Lagrange-féle egyensúlyi pontjaiban. Amióta 1961-ben Kazimierz Kordylewski lengyel csillagász két fényes foltot észlelt a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja környékén, azóta e képződményt Kordylewski-porholdnak hívják.


A Hold és a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontjának elhelyezkedése a Hold pályasíkjában 2017. augusztus 19-én 01:14:15 csillagászati időben 87,3o fázisszög mellett. A Föld és Hold kivételével a relatív távolságok és átmérők nem méretarányosak. A Nap irányát egy nyíl jelzi.

A két pont nem teljesen stabil, a Nap tömegvonzása ugyanis megzavarja őket, ennek ellenére alkalmasak arra, hogy ha átmenetileg is, de összegyűjtsék a bolygóközi port. Kordylewski az 1960-as évek elején két porhalmazt figyelt meg az L5-ben, azóta pedig több kutató is beszámolt az észlelésről. Az objektumok halványsága miatt megfigyelésük és létezésük bizonyítása azonban nagyon nehéz.

Egy 2018-ban megjelent tanulmányban Horváth Gábor,az  Eötvös Loránd Tudományegyetem Biológiai Fizika Tanszék Környezetoptikai Laboratóriumának vezetője már modellezte a Kordylewski-felhők formálódását, és azt, hogy miként lehetne megtalálni őket. A kutató arra jutott, hogy polarizációs szűrőt érdemes használni.
„Képalkotó polarimetriával közel 90o-os fázisszög mellett sikerült észlelnünk a Kordylewski-porhold polarizációs lenyomatát (2A,B ábra) a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körül. A poron szóródó napfény az elmélet szerint részlegesen lineárisan polárossá válik, a polarizációirány pedig merőleges a Nap, a földi megfigyelő és a porhalmaz középpontja által meghatározott síkra. E megjósolt polarizációirányt mértük az α polarizációfok mintázatán (2B ábra). Ez az egyik legerősebb bizonyítéka annak, hogy az általunk mért poláros napfény nem a Föld légkörén, hanem távolabbi égitesten szóródott. A porhold keletkezésének és szerkezetének, azaz részecskesűrűség-eloszlásának számítógépes modellezésével nyert eredményeink (2C ábra) is megerősítik, hogy valóban a Kordylewski-porholdat észleltük” – magyarázza Horváth Gábor.

„Ahhoz, hogy a Kordylewski-porholdat detektáljuk, képalkotó polarimetriát alkalmaztunk: a három, elforgatott polárszűrővel a kiválasztott égterületről készített felvételekből előállítottuk az általam kifejlesztett Algonet® szoftverrel a polarizációs mintázatokat. Így kaptuk a vizsgált égterület fényességének, polarizációfokának és polarizációszögének mintázatát a spektrum vörös, zöld és kék tartományaiban” – mondta Barta András fizikus, a budapesti Estrato Kutató és Fejlesztő Rt. vezetője.

„Képalkotó polarimetriai vizsgálataimat három, egymáshoz képest 120o-kal elforgatott lineáris polárszűrővel fölszerelt, hűtött CCD-kamerával végeztem 180 másodperces expozíciós idővel.” – mondta a méréseket és megfigyeléseket folytató Slíz Judit, az ELTE csillagásza.


(A) A Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körül észlelt Kordylewski-porhold 2017. augusztus 17-én képalkotó polarimetriával a spektrum zöld (550 nm) tartományában mért p polarizációfok-mintázata.
(B) A Föld-Hold rendszer L5 pontja körül észlelt Kordylewski-porhold α polarizációszög-mintázata. A fehér pálcikák a helyi polarizációirányt mutatják. A kép középpontján egymást metsző sárga és fehér vonal a szórási síkot és az arra merőleges irányt mutatja.
(C) A Föld-Hold rendszer L5 pontja körül számítógépes szimulációval kapott Kordylewski-porhold sűrűségeloszlása.

A magyar tudósok a Nap-Föld-Hold-porrészecske térbeli gravitációs négytest-problémájának számítógépes modelljét is megalkották, amit 1 860 000 részecskére egyenként futtattak. Azt vizsgálták, hogy mely részecskék maradnak a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja közelében 3650 napig (2C ábra). A gravitációs erő mellett a Napból érkező sugárnyomás és a Poynting-Robertson-erő hatását is tanulmányozták, de e két utóbbi a gravitációhoz képest elhanyagolhatónak bizonyult. A számítógépes szimuláció szerint az L5 pont körül mikrométerestől a sziklaméretűig is képesek részecskék hosszabb ideig ott maradni.

„A gravitációs négytest-probléma bizonyos eseteire vannak analitikus megoldások. Ilyenek voltak az ELTE kutatói, Érdi Bálint professzor emeritusz és Czirják Zalán doktorandusz egzakt megoldásai a négy égitest két speciális elhelyezkedésére. Azonban a háromdimenziós négytest-probléma (Nap, Föld, Hold, porrészecske) csak numerikusan oldható meg. Változó lépésközű Runge-Kutta-Fehlberg integrátort alkalmaztam. Azt vizsgáltam, van-e esély egyáltalán bármennyi anyagot is találni az L5 Lagrange-pont környékén. Szimulációimmal azt találtam, hogy a részecskék mozgása kaotikus, a Föld-Hold rendszer L5 pontja pedig képes több éven át is jelentős mennyiségű anyagot megtartani. Ezen anyagfelhő alakja folyamatosan változik, pulzál és örvénylik.” – mondta Slíz Judit.

A Föld-Hold rendszer L4 és L5 Lagrange-pontjai bolygóközi „porszívó” hatásának (stabilitásának) fontos szerepe lehet. Alkalmas például űrhajók, műholdak és űrtávcsövek minimális energiabefektetésű állomásoztatására. Jelenleg azonban nincs űreszköz a Naprendszerben sehol sem az L4 és L5 pontok körül. Mindkét pont átszálló állomás lehet a Marsra vagy más bolygókra indított űrexpedíciók számára, valamint állomásai lehetnek az úgynevezett ”bolygóközi szupersztrádának”. Az utóbbi olyan optimális pálya, amin minimális üzemanyag-felhasználással mozgathatók űreszközök a bolygók gravitációs lendítő erejét kihasználó hintamanőverek sorozatával. Az is lehetséges, hogy a Föld légköréből kivont fagyasztott széndioxidot a Föld-Hold stabil L4 és L5 Lagrange-pontjába lőjük, hogy megszabaduljunk az üvegházhatást okozó fölösleges széndioxidtól. Továbbá, a Kordylewski-porhold dinamikájának vizsgálata fontos az űrhajózás biztonsága szempontjából is, hogy elkerülhessük űreszközeinknek a porhold részecskéivel történő ütközéseit.

Hozzászólások

Új módszert keresnek a rakéták újrahasznosítására

Új módszert keresnek a rakéták újrahasznosítására

Sok riválisához hasonlóan a Rocket Lab is elkezd kísérletezni a rakéták első fokozatának újrahasznosításával.

Megalkották a világ legvékonyabb aranylemezét

Megalkották a világ legvékonyabb aranylemezét

Az elképzelhetetlenül vékony aranyréteg kiváló katalizátorként funkcionálhat majd ipari vagy orvosi alkalmazásban.

Késhet az európai Mars-misszió

Késhet az európai Mars-misszió

Egy teszt során jelentkező hiba miatt késhet az ESA és a Roszkozmosz közös Mars-projektje, az Exomars.

Új típusú atomreaktorral hódíthatjuk meg a Marsot

Új típusú atomreaktorral hódíthatjuk meg a Marsot

Éveken belül kész lehet az az új típusú atomreaktor, melyet a Holdra vagy a Marsra telepíthetnek majd.

A túlsúly növeli a rák kockázatát

A túlsúly növeli a rák kockázatát

Egy nemzetközi kutatócsoport eredményei szerint, a véltél legalább kétszer jobban növeli a rák kockázatát az elhízás és a tartós túlsúly.

National Geographic 2019. augusztusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

8 220 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket