Wiele gwiazd we Wszechświecie, a najprawdopodobniej większość, żyje w tzw. układach podwójnych. Dotychczas wyjątek od tej reguły stanowiły stare gwiazdy RR Lyrae, które wydawały się, z nieznanych przyczyny, być tylko pojedynczymi obiektami. Ostatnie badania przeprowadzone przez astronomów z Chile pokazały jednak, że gwiazdy RR Lyrae, wcale nie są takie samotne jak się do tej pory wydawało.
Gwiazdy bardzo często nie znajdują się w izolacji lecz żyją w parach, tzw. układach podwójnych, w których każda z gwiazd obiega drugą wokół tzw. barycentrum. Układy podwójne są przydatne w badaniach, ponieważ z własności orbit gwiazd można wyznaczyć z bardzo dobrą dokładnością parametry samych gwiazd, takie jak np. masa.
Jednak jeden typ gwiazd wydawał się, z nieznanych przyczyn, preferować samotne życie. Gwiazdy typu RR Lyrae to jedne z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Gwiazdy te zawierają cenne informacje o początkach i ewolucji galaktyk, w których żyją. Niestety, przez to, że gwiazdy te żyją w pojedynkę nie udało się wyznaczyć ich ważnych własności i trzeba było przyjmować założenia teoretyczne.
Samotność gwiazd typu RR Lyrae intrygowała naukowców od dawna. Ostatnie badania pokazują, że być może gwiazdy te jednak wcale nie unikają towarzystwa. Naukowcy z Millennium Institute of Astrophysics (MAS) oraz Pontificia Universidad Católica de Chile's Institute of Astrophysics (IA-PUC) znaleźli dowody na to, że RR Lyrae jednak żyją w układach podwójnych. Badacze donoszą o odkryciu 20 kandydatów, którzy są podejrzani o bycie układami podwójnymi, w których jeden składnik to gwiazda typu RR Lyrae. To aż 2000% przyrost względem ostatniego odkrycia! Dla 12 obiektów udało się zebrać odpowiedni materiał obserwacyjny, który pozwolił na stwierdzenie z dużym prawdopodobieństwem, że są układami podwójnymi.
"W sąsiedztwie Układu Słonecznego co druga gwiazda to układ podwójny. Problem z gwiazdami typu RR Lyrae polega na tym, że przez długi czas znaliśmy tylko jeden obiekt będący układem podwójnym. Spośród 100.000 znanych gwiazd RR Lyrae tylko jedna była układem podwójny, co bardzo frapowało astronomów”, tłumaczy Gergely Hajdu doktorant z IA-PUC, główny autor badań.
W swoich pomiarach naukowcy wykorzystali fakt skończonej prędkości światła. Gwiazdy typu RR Lyrae mają charakterystyczną pulsacyjną krzywą zmiany blasku. Najpierw gwiazdy jaśnieją, by potem znów pociemnieć w ciągu zaledwie kilku godzin. Kiedy pulsująca gwiazda znajduje się w układzie podwójnym, to czas przyjścia sygnału o zmianach jest zależny od położenia gwiazdy w układzie, tj. kiedy gwiazda znajduje się dalej od nas, wtedy światło ma do pokonania większy dystans, zaś kiedy bliżej nas to czas podróży sygnału jest krótszy. Ten bardzo mały efekt pozwolił naukowcom wykryć, że niektóre z gwiazdy typu RR Lyrae znajdują się w układach podwójnych.
Pomiary tego efektu wykonano w oparciu o dane zebrane przez polski projekt OGLE. W ramach OGLE pracuje teleskop o średnicy 1,3 metra, który zlokalizowany jest w Obserwatorium Las Campanas w północnym Chile. Teleskop każdej pogodnej nocy obserwuje te same obszary nieba, monitorując jasność blisko miliarda gwiazd. Wśród tych obiektów znalazło się również 20-u kandydatów gwiazd typu RR Lyrae znajduących się w układach podwójnych. “Szczęśliwą” 20-tkę wyłoniono spośród 2000 najlepiej obserwowanych gwiazd typu RR Lyrae, co stanowi około 5% znanych nam wszystkich gwiazd tego typu. Odkrycie było możliwe dzięki wysokiej jakości danych, długiemu i regularnemu monitorowaniu gwiazd prowadzonego przez zespół naukowców zaangażowanych w Projekt OGLE.
Odkryte układy podwójne w ramach tych badań posiadają okresy orbitalne około kilku lat, co wskazuje, że gwiazdy są grawitacyjnie związane, ale znajdują się w dużych odległościach od siebie. Naukowcy podejrzewają, że mogą istnieć układy o jeszcze dłuższych okresach orbitalnych, ale aby je znaleźć potrzebne są dane obejmujące dłuższy okres czasu.
Animacja ukazująca efekt zmiany jasności spowodowany ruchem orbitalnym gwiazdy typu RR Lyrae znajdującej się w układzie podwójnym. Na wykresie przedstawiono zależność jasności od czasu dla gwiazdy oznaczonej OGLE-RRLYR-06498. Szare punkty oznaczają wszystkie dostępne pomiary, zaś czerwonym kolorem zaznaczono pomiary zebrane w kolejnych odstępach czasu. Na dolnym panelu przedstawiono tą samą wielkość w funkcji fazy pulsacji gwiazdy RR Lyrae. Główny trend ukazuje charaktertyczny kształt zmiany jasności gwiazd typu RR Lyrae, który jednak wykonuje ruch w tę i z powrotem, spowodowany ruchem orbitalnym gwiazdy, która znajduje się w układzie podwójnym.
Źródło: ras.org.uk
Gwiazdy typu RR Lyrae są ważne również z powodu tego, że ich charakterystyczne zmiany jasności pozwalają wyznaczać na ich podstawie odległość do obiektu. Najnowsze odkrycie nie tylko rozwikłuje zagadkę o samotności gwiazd RR Lyrae, ale również dostarcza wielu ważnych informacji na temat tych starożytnych gwiazd. To pozwoli ulepszyć dotychczasowe modele teoretyczne gwiazd. Naukowcy zaangażowani w projekt wiedzą jednak, że jest to dopiero początek. Do potwierdzenia ich odkrycia potrzebne są kolejne obserwacje, ale także należy wykorzystać zastosowaną metodę do odkrywania kolejnych gwiazd typu RR Lyrae, żyjących w układach podwójnych.
Czytaj więcej:
- Najnowsze wyniki opublikowane na łamach czasopisma Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Źródło:ras.org.uk
Opracowanie: Hubert Siejkowski
(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
Na zdjęciu: Mapa nieba w zakresie bliskiej podczerwieni w kierunku centrum Drogi Mlecznej z zaznaczonymi pozycjami kandydatów na układy podwójne (czerwone kropki). Zdjęcie obejmuje obszar o rozmiarach 20 x 15 stopni. Źródło: D. Minniti
