På 1600-talet bevittnade astronomer många stjärnhändelser som bevisade att stjärnhimlen inte var "fast och evig." Detta inkluderade stjärnor vars ljusstyrka varierade över tid - alias. "Variabla stjärnor." Vid 1900-talet hade många variabla stjärnor katalogiserats och astronomer har också upptäckt underklasser av dem - särskilt stjärnor som sväller och krymper, kända som pulserande variabler.
I alla fall befanns dessa variabla stjärnor ha rytmiska pulsationer som var synliga från alla sidor. Men en ny upptäckt av ett internationellt team har bekräftat att det finns variabla stjärnor som bara kan pulsera från en sida. Denna pulserande stjärna, del av ett system som kallas HD 74423, ligger ungefär 1 500 ljusår från jorden och är den första i sitt slag som hittades.
Upptäckten gjordes av ett team som leddes av astronomer från Nicolaus Copernicus Astronomical Center (CAMK) i Warszawa, Polen, och inkluderade medlemmar från MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI), Instituto de Astrofísica de Canarias, Sydney Institutet för astronomi (SIfA) och flera universitet. Studien som beskriver deras resultat nyligen dök upp i tidskriften Naturastronomi.
I decennier har astronomer teoretiserat om förekomsten av pulserande stjärnor vars svängningar är synliga från endast en sida. Men det var inte förrän nyligen, tack vare medborgarforskare som undersökte data från NASA: s exoplanetjakt Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som en kandidat hittades.
Strax därefter kontaktade medborgarforskarna prof. Saul Rappaport, en forskare med MIT Kavli-institutet och kontaktpersonen för TESS-forskningsinsatsen. Inte länge fick han ett internationellt team av astronomer som också var upptagna med att studera denna stjärna, som visade sig vara en del av ett binärt system.
Detta system är känt som HD 74423 och ligger 1 500 ljusår från jorden och består av en vit dvärg som är ungefär 1,7 gånger solens massa och en röd dvärgkamrat med M-typ. Dessa två stjärnor kretsar runt varandra med en period på bara 1,6 dagar, vilket gjorde det enkelt att upptäcka dem som gör transiter (där de passerade framför varandra i förhållande till observatören).
Professor Gerald Handler, forskare vid Nicolaus Copernicus Astronomical Center var huvudförfattaren till uppsatsen. Som han förklarade i ett nyligen pressmeddelande från CAMK-PAN, "De utsökta uppgifterna från TESS-satelliten innebar att vi kunde observera variationer i ljusstyrka på grund av såväl stjärna som gravitationsförvrängning som pulsationer".
Till deras överraskning observerade teamet att pulseringarnas styrka berodde på vinkeln till vilken stjärnan observerades, liksom motsvarande orientering av dess röda dvärgstjärns följeslagare. I slutändan dök alla de små fluktuationerna i ljusstyrka som observerades av teamet först när samma halvklot på stjärnan pekades mot dem.
Så här kunde astronomerna med säkerhet dra slutsatsen att pulseringarna hände på endast en sida av denna stjärna. Styrkan hos dessa pulsationer, konstaterade de, varierade också med en nästan två-dagarsperiod, vilket matchade stjärnornas omloppsperiod. Från detta teoretiserade teamet att den tunna bana för detta binära par resulterar i att de utövar ett betydande tyngdkraft på varandra.
Denna effekt skulle störa ytorna på båda stjärnorna och få dem att bli långsträckta och tårfaldiga, vilket också skulle ha effekten att fokusera stjärnans elektromagnetiska pulser till en sida. Som Paulina Sowicka, doktorsexamen student vid CAMK PAN och medförfattare till studien, sa:
”När de binära stjärnorna kretsar runt varandra ser vi olika delar av den pulserande stjärnan. Ibland ser vi sidan som pekar mot följeslagaren och ibland ser vi det yttre ansiktet. ”
Redan på 1940-talet har astronomer förutspått att det kan finnas en klass med stjärnor där pulsationer påverkas av en nära följeslagare. Tanken på att tidvattenkrafter kan få en stjärnas pulsationsaxel att röra sig har teoretiserats av astronomer i över 30 år. Tack vare denna studie och alla de som gjorde det möjligt finns det äntligen observationsbevis på dessa fenomen (som saknades tills nu).
Professor Don Kurtz, forskare vid University of Central Lancashire (UK) och medförfattare till studien, var ganska upphetsad över fyndet, som han har tillbringat den större delen av sin karriär på att leta efter. "Vi har teoretiskt visat att stjärnor som denna borde existera sedan 1980-talet," sade han. "Jag har letat efter en stjärna som denna i nästan 40 år och nu har vi äntligen hittat en."
Också spännande är det faktum att denna upptäckt inte alls är den sista i sitt slag. I själva verket, som professor Rappaport säkert skulle lägga till, "Utöver dess pulsationer, verkar det inte vara något speciellt med detta system, så vi räknar med att hitta många fler dolda i TESS-uppgifterna!"
Till sist, men inte minst, är denna upptäckt spännande på grund av hur det samlade ett banbrytande vetenskapsuppdrag, medborgare och forskare för att göra en stor upptäckt. Det är ett bevis på den nuvarande tidsåldern för astronomi och rymdutforskning, som drar nytta av datadelning och offentligt deltagande som någonsin tidigare.
