Bildkredit: CfA
Sedan upptäckten 1998 har den "blinkande stjärnan" som heter KH 15D förbryllade astronomer som försöker förklara dess långvariga (24-dagars) förmörkelser. Många ansåg att förmörkelserna orsakades av ingrepp av material i en protoplanetärisk skiva som omger en enda ung Sun-liknande stjärna.
Genom att undersöka den förflutna historien för dessa förmörkelser och hur de förändras med tiden har astronom Joshua Winn (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) och kollegor vänt denna hypotes och utvecklat en ny teori som förklarar nästan allt om systemet.
De fann att ”den blinkande stjärnan” faktiskt är ett dubbelstjärnsystem. Något i förgrunden, eventuellt en dammig skiva av material som omger det binära, blockerar intermittent ljuset från en eller båda stjärnorna, när stjärnorna går runt varandra. Så småningom kommer båda stjärnorna att täckas fullständigt av dammridån, och systemet med "blinkande stjärna" försvinner från sikten.
”Dessa två stjärnor har spelat gömställe med oss. Den andra stjärnan brukade kika ut kort, men är nu helt dold. Snart kommer den första stjärnan att gå med och båda kommer att förbli dolda i decennier, säger Winn.
Arkiv avslöja sanningen
De viktigaste ledtrådarna för att förstå den "blinkande stjärnan" hittades i arkivhimmelfotografier från Harvard College Observatory, Massachusetts och Asiago Observatory, i Italien. Undersökning av Harvard-fotografierna visade att det under första hälften av 1900-talet inte fanns några av de totala förmörkelserna som observeras idag. Asiago fotografier tagna mellan 1967 och 1982 visade bevis på förmörkelser, men med en viktig skillnad: systemet var ljusare än det är idag, både under förmörkelser och utanför förmörkelserna. Detta extra ljus måste ha kommit från en andra stjärna som var synlig på 1970-talet, men är helt dold i dag.
Denna insikt var nyckeln till att låsa upp mysteriet med KH 15D. Före 1960 försvann ingen av stjärnorna. Sedan drev en dammridå in i förgrunden sett från jorden, vilket blockerade en del av en av stjärnans bana. Under hela 1970-talet genomgick den stjärnan förmörkelser när dess orbitalrörelse bar den bakom gardinen. År 1998 hade gardinen avancerat tillräckligt för att helt dölja en av stjärnorna - och den andra stjärnan faller periodvis ur sikte när dess bana tar den bakom gardinen. Cirka 2012 kommer båda stjärnorna att vara helt dolda från synen.
Radialhastighetsmätningar som för närvarande görs av John Johnson (UC Berkeley), en medförfattare till denna studie, kommer att kunna testa om den synliga stjärnan rör sig fram och tillbaka, dragna av allvarligheten av en stavmassal kompanjon.
"Asiago-plattorna ger mycket övertygande bevis, men de radiella hastighetsmätningarna kommer att vara klinikern," säger Johnson.
Den nya bilden av KH 15D
Att sätta ihop observationerna av KH 15D som bitar av ett pussel avslöjar två stjärnor som inte är äldre än 10 miljoner år. (Vår sol är däremot 5 miljarder år gammal.) De kretsar varandra var 48: e dag i mycket elliptiska banor, vilket förklarar den 48-dagars förmörkelseperioden. Deras genomsnittliga avstånd från varandra är ungefär 0,25 astronomiska enheter (23 miljoner miles), eller två tredjedelar avståndet från Merkurius till solen. Ändå tar deras excentriska banor dem så nära varandra som bara 0,07 AU (6,5 miljoner miles).
"När binaries går är deras bana inte ovanligt" säger medförfattare Krzysztof Stanek (CfA).
Winn håller med och lägger till, "Det konstiga med detta system är att det är något som blockerar ljuset från dessa stjärnor - något ogenomskinligt, med en skarp kant." Identiteten för denna gardin är okänd, men det kan vara kanten på en dammskiva som omger båda stjärnorna.
"Dammskivor har setts runt andra binära stjärnsystem," säger Matthew Holman (CfA), en medförfattare till studien. ”Vi föreställer oss att disken i det här systemet är lutande, relativt planet för banans bana för de två stjärnorna. Det skulle göra att skivan vinglar, hur en frisbee ibland vinglar i luften efter ett dåligt kast. ”
Enligt Holmans beräkningar kan dammet existera i en ring som ligger 2,6 AU (240 miljoner miles) från stjärnorna. Materialet i själva ringen gör en fullständig omloppsbana ungefär var fjärde år, men ringens wobbling (eller "prcession") har en mycket längre period på cirka 1000 år. En liknande teori har föreslagits oberoende av Eugene Chiang och Ruth Murray-Clay från UC Berkeley.
"Från och med 1960 började randen på denna föregående disk blockera vår syn på stjärnorna," säger Holman. "Efter ytterligare ett decennium kommer skivan att fortsätta lite längre och helt blockera vår åsikt." En stund efter det, beroende på hur tjock ringen är, kommer processen att vända sig när stjärnorna gradvis upptäckts och förmörkelserna kommer att stoppa.
Det finns fortfarande många frågor om KH 15D. Till exempel, vilken typ av skiva är det? Varför lutar det sig mot binärplanets omloppsplan? Varför har den så skarp kant? De blinkande stjärnorna från KH 15D förväxlar sannolikt astronomer med dessa och andra gåtor under många år framöver.
Denna forskning kommer att publiceras i 1 mars 2004-numret av The Astrophysical Journal Letters. Studiens författare är Joshua Winn (CfA), Matthew Holman (CfA), John Johnson (UC Berkeley), Krzysztof Stanek (CfA) och Peter Garnavich (University of Notre Dame).
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, med huvudkontor i Cambridge, Mass., Är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare, organiserade i sex forskningsavdelningar, studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: CfA News Release
