Egy képalkotó polariméterrel fölszerelt földi távcsővel ELTE-s kutatók (Slíz Judit, Barta András és Horváth Gábor) most új, polarizációs bizonyítékot találtak a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körüli porhold létezésére. A magyar kutatók a Monthly Notices of the Royal Society folyóiratban megjelent kétrészes cikkükben [1, 2] úgy vélik, hogy a porhold polarimetriai észlelése rehabilitálja Kordylewski méltatlanul elfeledett és sokak által megkérdőjelezett 1961-es úttörő fotometriai megfigyelését.

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.

Sok csillagász azonban kétségbe vonta e porhold létét, mondván, hogy ha össze is gyűlne ott bolygóközi anyag, akkor a Nap, a napszél és a többi bolygó gravitációs hatása gyorsan kisöpörné onnan. Egy képalkotó polariméterrel fölszerelt földi távcsővel ELTE-s kutatók – Slíz Judit, Barta András és Horváth Gábor – most új, polarizációs bizonyítékot találtak a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontja körüli porhold létezésére. Miután a földi légkör zavaró hatásainak tulajdonítható minden lehetséges műterméket kizártak, a mért polarizációs mintázatok sajátságai egyedül az L5 pont körüli, bolygóközi részecskéken szóródó polarizált napfénynek voltak tulajdoníthatók. A Kordylewski-porhold most észlelt polarizációs jeleiből kiolvasható égi struktúra létét a Föld-Hold rendszer L5 pontja környékének számítógépes modellezésével kapott részecskeeloszlás hasonló szerkezete is alátámasztja.

Számos példa igazolja, hogy a csillagászati információk megszerzésében mennyire hasznos módszer a (képalkotó) polarimetria. A polárszűrőkkel fölszerelt távcsövekkel vizsgálható például a Föld légköre, a napkorona, a Naprendszer bolygóinak és holdjainak felszíne, a távoli csillagok, galaxisok és ködök. 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 hullámhosszak kevésbé szóródnak, mint a rövidebbek, és a Kordylewski-porholdat az általa szórt napfény alapján észleljük, ezért fotometriai észlelése az infravörös tartományban nehezebb, mint a láthatóban. Mindkét spektrális tartományban nagyon halvány a porhold fénye, és fotometriával csak kis fázisszög (amit a megfigyelő, a Nap és az L5 pont határoz meg, 1. ábra) mellett észlelhető, vagyis közel "teleporhold" esetén. Azonban, ha a porhold fényének lineáris polarizációját mérjük, akkor annak p polarizációfoka 90^o fázisszög esetén a legnagyobb.

1. ábra: A Hold és a Föld-Hold rendszer L5 Lagrange-pontjának elhelyezkedése a Hold pályasíkjában 2017. augusztus 19-én 01:14:15 csillagászati időben 87.3^o fázisszög mellett. A Föld és Hold kivételével a relatív távolságok és átmérők nem méretarányosak. A Nap irányát egy nyíl jelzi.

„Képalkotó polarimetriával közel 90^o-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.” – magyarázta Horváth Gábor egyetemi tanár, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Biológiai Fizika Tanszék Környezetoptikai Laboratóriumának vezetője.

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