Biały karzeł przyłapany przez Keplera na zakrzywianiu przestrzeni

Biały karzel
Biały karzeł zakrzywiający światło pochodzące z czerwonego karła - wizja artysty. Źródło:  NASA/JPL-Caltech
Głównym zadaniem Kosmicznego Teleskopu Kepler jest poszukiwanie planet pozasłonecznych, które orbitują wokół odległych gwiazd. Czasem jednak przy jego pomocy możemy zaobserwować coś zupełnie niespodziewanego.

Podczas monitorowania czerwonego karła oznaczonego jako KOI-256 przez satelitę Kepler astronomowie zaobserwowali chwilowe zmniejszenie jego jasności. Kosmiczny teleskop NASA stale poszukuje takich krótkich zmian jasności, ponieważ mogą one świadczyć o obecności planety pozasłonecznej, która akurat przeszła przed tarczą gwiazdy. Zjawisko to nazywane jest “tranzytem”, a Kepler został tak zaprojektowany, by móc rejestrować przejścia planet o rozmiarach mniejszych niż nasza Ziemia przed ich gorącymi gwiazdami macierzystymi.

Po zarejestrowaniu tranzytu w systemie KOI-256, naukowcy pracujący pod kierunkiem Phila Muirheada zinterpretowali je jako przejście masywnej planety okrążającej gwiazdę. Planeta ta miałaby być wielkości Jowisza, jednak coś było dziwnego w tym konkretnym przejściu.

Grupa Muirheada postanowiła potwierdzić swoje przypuszczenia wykorzystując do tego celu inną metodę poszukiwania planet pozasłonecznych w oparciu o teleskop naziemny zlokalizowany w Obserwatorium Palomar w Kalifornii. Dzięki dokładnym pomiarom widma gwiazdy można wyznaczyć zmiany w tzw. prędkości radialnej. Jeśli planeta znajduje się na orbicie to jej masa będzie grawitacyjnie “szarpała” gwiazdę. Takie szarpnięcia powodują delikatne wahania, powodując przy tym przesunięcie światła w stronę czerwoną i niebieską. Jest to wskaźnik, czy rzeczywiście planeta tam się znajduje.

Pomiary prędkości radialnej dla KOI-256 pokazały, że rzeczywiście znajduje się tam jakiś inny obiekt, ale nie jest to planeta! Gwiazda była poddawana bardzo dużym “szarpnięciom”, więc oznacza to, że tajemniczym obiektem jest coś znacznie bardziej masywnego niz planeta, a mianowicie zwarty biały karzeł - pozostałość po wypalonej gwieździe.

Choć czerwone karły są małe to białe karły są jeszcze mniejsze, ale za to dużo, dużo bardziej gęstsze. Biały karzeł w układzie podwójnym KOI-256 jest wielkości Ziemi, a jego masa odpowiada masie naszego Słońca. “Biały karzeł jest na tyle 'krzepki', że mimo iż jest znacznie mniejszy, to jednak to czerwony karzeł krąży wokół białego karła” komentuje Muirhead. Większość gwiazd w naszej Galaktyce znajduje się w układach podwójnych, więc taki bliski taniec dwóch gwiazd nie jest rzadkością.

Przy pomocy kosmicznego obserwatorium - GALEX (Galaxy Evolution Explorer), należącego do NASA, który obserwuje promieniowanie ultrafioletowe gwiazd znajdujących się w polu widzenia Keplera, naukowcy zauważyli, że kiedy biały karzeł przechodzi przed tarczą gwiazdy, światło jest nieco jaśniejsze niż się tego spodziewano, gdy przechodzi za tarczą gwiazdy, światlo dochodzące do nas jest słabsze. To jest sprzeczne z tym co wiemy o tranzytach. Jednak w przypadku ukladu KOI-256 wszystko wydawało się niezgodne z intuicją.

Kiedy biały karzeł przechodzi przed czerwonym karłem jego silne pole grawitacyjne zakrzywia czasoprzestrzeń powodując, że światło z czerwonego karła skupia się i jest jaśniejsze. W czasie gdy biały karzeł jest za czerwonym karłem ten efekt nie pojawia się i jasność jest zgodna z oczekiwaniami. Odkrycie to zostało opisane w czasopiśmie Astrophysical Journal 20 kwietnia br.

“Tylko Kepler mógł zaobserwować tak bardzo mały efekt” mówi Doug Hudgins, członek grupy naukowców zajmującej się Teleskopem Kepler w Głównej Siedzibie NASA w Waszyngtonie. “Dzięki zarejestrowaniu tego efektu, jesteśmy świadkami działania ogólnej teorii względności Einsteina w odległym systemie gwiazd”.

Zjawisko to nosi nazwę mikrosczewkowania i dawniej było używane do poszukiwania planet pozasłonecznych, ale tym razem jest to jeden z pierwszych przypadków zarejestrowania składnika układu podwójnego poprzez analizę światła pochodzącego od tego mniej masywnego towarzysza.

Opisywane odkrycie pokazuje, że Einstein nawiązał współpracę z Keplerem i wspólnie będą poszukiwać nowych planet pozasłonecznych, a od teraz również białych karłów.


Artykuł: Philip S. Muirhead et al. 2013 ApJ 767 111, Characterizing the cool KOIs. V. KOI-256: a mutually eclipsing post-common envelope binary.

Źródło:  news.discovery.com | Hubert Siejkowski

Liczba odsłon: 1231