Dokładny pomiar odległości rozwiązuje znaną zagadkę astronomiczną

Wizja artystyczna SS Cygni
Wizja artystyczna SS Cygni: materia z czerwonego karła (po lewej) jest wyrywana i spada, wirując w dysku, na zwartego białego karła (po prawej). Do rozbłysku dochodzi gdy dysk staje się niestabilny. Źrodło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Naukowcy wykorzystali amerykańską sieć radioteleskopów VLBA (Very Long Baseline Array) oraz europejską sieć EVN (European VLBI Network) do precyzyjnego pomiaru odległości do jednego z najczęściej obserwowanego układu gwiazd na niebie – układu podwójnego SS Cygni. Obiekt ten znajduje się w odległości 370 lat świetlnych od Ziemi. Dzięki nowym pomiarom standardowe wyjaśnienie dotyczące regularnych wybuchów, które z powodzeniem stosuje się do innych obiektów, również pasuje do SS Cygni.

SS Cygni, znajdujący się w gwiazdozbiorze Łabędzia, to biały karzeł, któremu towarzyszy nieco lżejszy czerwony karzeł. Siły grawitacji pochodzące od białego karła powodują wyrywanie materii z towarzysza, która wirując wokół białego karła tworzy dysk akrecyjny. Gwiazdy obiegają się w ciągu zaledwie 6,6 godziny. Okresowo, średnio co 49 dni, pojawia się rozbłysk, który zwiększa jasność układu.

Układ ten należy do grupy tzw. nowych karłowatych. Naukowcy uważają, że rozbłyski są wynikiem zmiany tempa spadania materii na białego karła. Jeśli tempo transferu masy z czerwonego karła jest wysokie, wówczas dysk jest stabilny. W przeciwnym wypadku dysk może stać się niestabilny i dochodzi do rozbłysku.

Mechanizm ten wydawał się działać w przypadku wielu nowych karłowatych, za wyjątkiem jednak SS Cygni. Powodem była odległość do obiektu wyznaczona w 1999 i 2004 roku przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST), która wynosiła 520 lat świetlnych. Jasność wewnętrzna obiektu, szacowana na podstawie odległości, sugerowała, że SS Cygni jest najjaśniejszą nową karłowatą na niebie. To pociąga za sobą fakt, że w dysku powinno być na tyle dużo materii, że dysk jest stabilny i nie ma rozbłysków. Nowy pomiar odległości wykonany przy pomocy sieci radioteleskopów nieco “przybliża” do nas układ przez co jego wewnętrzna jasność maleje. To powoduje, że standardowy model nowej karłowatej również pasuje do SS Cygni.

Dzięki współpracy dwóch radioteleskopów, VLBA i EVN, możliwe jest wykonywanie bardzo dokładnych pomiarów odległości w kosmosie w oparciu o tzw. paralaksę. Astronomowie wiedzieli, że SS Cygni emituje promieniowanie radiowe w trakcie rozbłysków, więc teleskop rozpoczynał obserwacje tuż po informacji od amatorów, że rozbłysk właśnie się zaczął. Obserwacje były prowadzone od 2010 do 2012 roku.

Różnica w pomiarach odległości wykonanych w zakresie widzialnym przez Hubble’a a obserwacjami radiowymi może mieć kilka przyczyn. Obserwacje radiowe były prowadzone w odniesieniu do obiektów znajdujących się daleko poza Drogą Mleczną, zaś obserwacje HST do gwiazdy z naszej Galaktyki. Bardziej odległe punkty odniesienia są bardziej stabilne i dzięki temu wyznaczona odległość bardziej dokładna. Dodatkowo obserwacje radiowe są mniej czułe na inne źródła błędu pomiaru.

Odkryty w 1896 roku, układ SS Cygni jest znanym obiektem wśród amatorów astronomii. Według Amerykańskiego Stowarzyszenia Obserwatorów Gwiazd Zmiennych (Association of Variable Star Observers), żaden z rozbłysków nie został przegapiony od odkrycia. Obiekt był obserwowany prawie pół miliona razy, a jego zmiany jasności skrupulatnie śledzone, co powoduje, że jest to obiekt najczęściej badany w ciągu zeszłego stulecia.

Wyniki pomiarów wykonane przez astronomów zostały opisane w czasopiśmie Science:

An Accurate Geometric Distance to the Compact Binary SS Cygni Vindicates Accretion Disc Theory , J. C. A. Miller-Jones i in., ScienceVol. 340 no. 6135 pp. 950-952 , DOI: 10.1126/science.1237145

Hubert Siejkowski | Źródło: Sciencephys.org

Liczba odsłon: 2879


Schemat układu SS Cygni. Gwiazdy znajdują się na tyle blisko, że materia jest wyrywana z czerwonego olbrzyma i tworzy dysk akrecyjny wokół białego karła. Dysk jest bardzo gorący i produkuje promieniowanie, które podgrzewa powierzchnię czerwonego olbrzyma. Materia z wewnętrznej części dysku jest przyspieszana na zewnątrz powodując powstanie przeciwnie do siebie skierowanych dżetów. To z nich jest emitowane promieniowanie radiowe, które astronomowie wykorzystali do pomiarów odległości. Źródło: J. Miller-Jones / R. Hynes