Magyar kutatók igazolták a porhold létezését

Egy képalkotó polariméterrel fölszerelt földi távcsővel az ELTE kutatói most új bizonyítékot találtak a Föld–Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körüli porhold létezésére. Kazimierz Kordylewski lengyel csillagász már 1961-ben észlelt két fényes foltot, sok csillagász azonban kétségbe vonta felfedezését.

A csillagászok sokáig azért vitatták ezeknek a porholdaknak a létezését, mert úgy vélték, hogyha össze is gyűlne ott bolygóközi anyag, akkor a Nap, a napszél és a többi bolygó gravitációs hatása gyorsan „kisöpörné” onnan.

Miután a földi légkör zavaró hatásainak tulajdonítható minden lehetséges eszközt kizártak, a mért polarizációs mintázatok sajátságai egyedül az L5 pont körüli, bolygóközi részecskéken szóródó polarizált napfénynek volt tulajdonítható. A Kordylewski-porhold most észlelt polarizációs jeleiből kiolvasható égi szerkezet létét a Föld–Hold rendszer L5 pontja környékének számítógépes modellezésével kapott részecskeeloszlás hasonló szerkezete is alátámasztja.

A csillagászati kutatásokban hasznos a polarimetria

Számos példa igazolja, hogy a csillagászati információk megszerzésében mennyire hasznos módszer a (képalkotó) polarimetria. A polárszűrőkkel (amely a zavaró hatású fénysugarakat kizárja) fölszerelt távcsövekkel vizsgálható például a Föld légköre, a napkorona, a Naprendszer bolygóinak és holdjainak felszíne, de a távoli csillagok, galaxisok és ködök is.

A csillagászokhoz az égi információ nagy része a fényen keresztül érkezik. E fény jöhet közvetlenül a Napból. A napfény polarizálatlan, de amint útja közben bolygóközi poron vagy a légkör részecskéin szóródik, lineárisan polárossá válik. Mivel a hosszabb hullámok kevésbé szóródnak, mint a rövidebbek, és a Kordylewski-porholdat az általa szórt napfény alapján észlelik, ezért fotometriai észlelése az infravörös tartományban nehezebb, mint a láthatóban.

A porhold keletkezésének és szerkezetének, azaz részecskesűrűség-eloszlásának számítógépes modellezésével nyert eredményeink is megerősítik, hogy valóban a Kordylewski-porholdat észlelték – magyarázta Horváth Gábor egyetemi tanár, az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) Biológiai Fizika Tanszék környezetoptikai laboratóriumának vezetője.

Összehangolt munka

A Kordylewski-porhold felfedezéséhez a képalkotó polarimetriát alkalmazták a kutatók: a három, elforgatott polárszűrővel a kiválasztott égterületről készített felvételekből az AlgonetR szoftverrel állították elő a polarizációs mintázatokat. Így kapták meg 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, a szoftver kifejlesztője.

Slíz Judit, az ELTE csillagásza – aki a méréseket és a megfigyeléseket folytatta – a képalkotó polarimetriai vizsgálatait három, egymáshoz képest 120 fokkal elforgatott lineáris polárszűrővel fölszerelt, hűtött CCD-kamerával végezte 180 másodperces expozíciós idővel.

A magyar tudósok a Nap–Föld–Hold-porrészecske térbeli gravitációs négytest-problémájának számítógépes modelljét is megalkották, amit mintegy kétmillió részecskére egyenként lefuttattak. Azt vizsgálták, hogy mely részecskék maradnak a Föld–Hold rendszer L5 Lagrange-pontja közelében 3650 napig. A számítógépes szimuláció szerint az L5 pont körül mikrométerestől a sziklaméretűig is képesek részecskék hosszabb ideig ott maradni.

A jövőbeli űrkutatásokat is segítheti

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 úgynevezett hintamanőverek sorozatával.

Az is lehetséges, hogy a Föld légköréből kivont fagyasztott szén-dioxidot a Föld–Hold stabil L4 és L5 Lagrange-pontjába lőjük, hogy megszabaduljunk az üvegházhatást okozó fölösleges szén-dioxidtól. A Kordylewski-porhold dinamikájának vizsgálata fontos az űrhajózás biztonsága szempontjából is, hogy elkerülhessük űreszközeinknek a porhold részecskéivel történő ütközéseit – írták a kutatók.