Obrazový kredit: CfA
Od svého objevu v roce 1998 „mrkající hvězda“ zvaná KH 15D zmatila astronomy, kteří se snažili vysvětlit své dlouhodobé (24denní) zatmění. Mnoho předpokládalo, že zatmění byla způsobena zasažením bloků materiálu v protoplanetárním disku obklopujícím jednu mladou hvězdu podobnou Slunci.
Zkoumáním minulých dějin těchto zatmění a jejich změn v čase astronom Joshua Winn (Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku) a jeho kolegové převrátili tuto hypotézu a vymysleli novou teorii, která vysvětluje téměř vše o systému.
Zjistili, že „mrkající hvězda“ je ve skutečnosti systém dvou hvězd. Něco v popředí, možná prašný disk materiálu obklopujícího binární, přerušovaně blokuje světlo od jedné nebo obou hvězd, když se hvězdy obíhají. Nakonec budou obě hvězdy zcela zakryty prachovou clonou a systém „mrkající hvězdy“ zmizí z dohledu.
"Tyto dvě hvězdy hrály na schovávanou a hledaly s námi." Druhá hvězda se krátce vykoukla, ale nyní je zcela zakrytá. Brzy se k ní připojí první hvězda a obě zůstanou skrytá po celá desetiletí, “říká Winn.
Archivy odhalují pravdu
Životně důležité vodítka pro pochopení „mrkající hvězdy“ byly nalezeny na archivních sky fotografiích z Harvard College Observatory v Massachusetts a Asiago Observatory v Itálii. Zkoumání Harvardových fotografií ukázalo, že v první polovině 20. století nedošlo k úplnému zatmění, které je dnes pozorováno. Fotografie Asiago pořízené mezi lety 1967 a 1982 obsahovaly důkazy o zatmění, ale s klíčovým rozdílem: systém byl jasnější, než je tomu dnes, jak během zatmění, tak mimo zatmění. Toto zvláštní světlo muselo pocházet z druhé hvězdy, která byla viditelná v 70. letech 20. století, ale dnes je zcela skrytá.
Tento vhled byl klíčem k odemčení tajemství KH 15D. Před rokem 1960 nebyla ani jedna hvězda zatměna. Poté se do popředí, jak je vidět ze Země, vznášel závěs prachu, který blokoval část oběžné dráhy jedné z hvězd. Skrz sedmdesátá léta tato hvězda prošla zatměním, protože její orbitální pohyb nesl za oponou. V roce 1998 se opona natáčela natolik, aby úplně zakryla jednu z hvězd - a druhá hvězda se pravidelně ztrácí z dohledu, když ji obíhá za oponou. Asi do roku 2012 budou obě hvězdy zcela skryty.
Měření radiální rychlosti, které v současné době provádí John Johnson (UC Berkeley), spoluautor této studie, bude moci otestovat, zda se viditelná hvězda pohybuje tam a zpět, tahaná gravitací společníka hvězdné hmoty.
"Desky Asiago dávají velmi přesvědčivé důkazy, ale měření radiální rychlosti bude klinerem," říká Johnson.
Nový obrázek KH 15D
Sestavení pozorování KH 15D jako kousků skládačky odhalí dvě hvězdy ne starší než 10 milionů let. (Naše Slunce je naproti tomu staré 5 miliard let.) Rotují kolem sebe každých 48 dní na vysoce eliptických drahách, což vysvětluje 48denní období zatmění. Jejich průměrná vzdálenost od sebe je přibližně 0,25 astronomických jednotek (23 milionů mil), což jsou dvě třetiny vzdálenosti od Merkuru ke Slunci. Jejich excentrické oběžné dráhy je přesto berou tak blízko sebe, jako jen 0,07 AU (6,5 milionu mil).
"Jak binární blogy jdou, jejich orbita není neobvyklá," říká spoluautor Krzysztof Stanek (CfA).
Winn souhlasí a dodává: „Zvláštní je, že na tomto systému je něco, co blokuje světlo z těchto hvězd - něco neprůhledného, s ostrou hranou.“ Identita této opony není známa, ale může to být okraj prachu, který obklopuje obě hvězdy.
"Prachové disky byly vidět kolem jiných binárních hvězdných systémů," říká Matthew Holman (CfA), spoluautor studie. "Představujeme si, že disk v tomto systému je nakloněn vzhledem k rovině oběžné dráhy dvou hvězd." To by způsobilo, že se disk otáčí, jak se Frisbee někdy po špatném házení ve vzduchu zakolísá. “
Podle Holmanových výpočtů může prach existovat v prstenci vzdáleném 2,6 AU (240 milionů mil) od hvězd. Materiál v prstenci sám vytváří jednu úplnou oběžnou dráhu přibližně každé 4 roky, ale kolísání (nebo „precese“) prstenu má mnohem delší období asi 1000 let. Podobnou teorii navrhli nezávisle Eugene Chiang a Ruth Murray-Clay z UC Berkeley.
"Počínaje rokem 1960 se náhoda tohoto precesního disku začala blokovat v pohledu na hvězdy," říká Holman. "Po dalším desetiletí bude disk trochu předcházet a zcela zablokovat náš pohled." Nějaký čas poté, v závislosti na tom, jak silný je prsten, se proces zvrátí, jakmile se hvězdy odkrývají a zatmění se zastaví.
Mnoho otázek o KH 15D zůstává. Jaká je například povaha disku? Proč je nakloněn k orbitální rovině binárních souborů? Proč má tak ostrou hranu? Mrkající hvězdy KH 15D budou astronomy s těmito a jinými hádankami pravděpodobně mát v nadcházejících letech.
Tento výzkum bude publikován v 1. března 2004 ve vydání Astrophysical Journal Letters. Autory studie jsou Joshua Winn (CfA), Matthew Holman (CfA), John Johnson (UC Berkeley), Krzysztof Stanek (CfA) a Peter Garnavich (University of Notre Dame).
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: CfA News Release
