Dziwny przypadek brakującego brązowego karła

Instrument SPHERE krótko po zainstalowaniu na VLT Unit Telescope 3. Sam instrument jest czarnym pudełkiem widocznym na platformie po jednej ze stron teleskopu.
ESO/J. Girard

Nowy instrument SPHERE, pracujący na należący do ESO teleskopie VLT, został wykorzystany do poszukiwań brązowego karła, które spodziewano się na orbicie wokół nietypowej gwiazdy podwójnej V471 Tauri. SPHERE dał astronomom najlepszy widok na otoczenie tego intrygującego obiektu. Jednak nic ta mnie znaleziono. Zaskakująca absencja przewidywanego z dużym prawdopodobieństwem brązowego karła oznacza, że tradycyjne wytłumaczenie dziwnego zachowania V471 Tauri jest błędne. Ten nieoczekiwany rezultat został opisany w pierwszym artykule opartym o dane ze SPHERE.

Niektóre pary gwiazd składają się z dwóch normalnych gwiazd o nieco różnych masach. Wraz z upływem czasu nieco masywniejsza gwiazda rozszerza się i zostaje czerwonym olbrzymem, a materia jest transferowana do drugiej gwiazdy – w konsekwencji obie gwiazdy znajdują się wewnątrz olbrzymiej gazowej otoczki. Gdy otoczka rozprasza się, gwiazdy zbliżają się do siebie i tworzą bardzo ciasny układ złożony z białego karła i normalnej gwiazdy [1].

Jedna z takich gwiezdnych par jest V471 Tauri [2], która należy do gromady gwiazd Hiady w gwiazdozbiorze Byka. Wiek układu podwójnego szacowany jest na około 600 milionów lat, a odległość od Ziemi na 163 lata świetlne. Dwie gwiazdy znajdują się bardzo blisko siebie i okrążają się co 12 godzin. Dwa razy na pełen przebieg orbity jedna z gwiazd przechodzi przed drugą – co skutkuje regularnymi zmianami jasności, gdy z Ziemi obserwujemy ich wzajemne zaćmienia.

Zespół astronomów, którym kierował Adam Hardy (Universidad Valparaíso, Valparaíso, Chile) użył najpierw systemu ULTRACAM na należącym do ESO teleskopie NTT, aby bardzo precyzyjnie zmierzyć zmiany jasności. Momenty zaćmień zostały wyznaczone z dokładnością lepszą niż dwie sekundy – co było znacznym ulepszeniem dotychczasowych pomiarów.

Momenty zaćmień nie były regularne, ale można to wyjaśnić zakładając, że obie gwiazdy okrąża jeszcze brązowy karzeł, które grawitacyjne oddziaływanie zaburza orbity gwiazd. Istniały też wskazówki, że w układzie może istnieć jeszcze jeden mały obiekt.

Jednak do tej pory nie było możliwe uzyskanie zdjęcia słabego brązowego karła położonego tak blisko znacznie jaśniejszej gwiazdy. Ale moc niedawno zainstalowanego na teleskopie VLT instrumentu SPHERE pozwoliła naukowcom po raz pierwszy spojrzeć na miejsce, gdzie spodziewano się obecności brązowego karła. Ale nic tam nie zobaczono, pomimo faktu, że wysokiej jakości zdjęcia ze SPHERE powinny z łatwością pokazać obiekt [3].

„Istnieje wiele publikacji sugerujących występowanie takich dodatkowych obiektów w układach podwójnych, ale uzyskane przez nas dowody są sprzeczne z tymi hipotezami” uważa Adama Hardy.

Jeśli nie ma dodatkowego obiektu, to co w takim razie powoduje dziwne zmiany orbity układu podwójnego? Zaproponowano kilka teorii, z których część została już wykluczona, ale być może efekty te są spowodowane zmianami pola magnetycznego w większej z dwóch gwiazd [4], w pewien sposób analogicznie jak to się w mniejszej skali dzieje na Słońcu.

„Badania takie, jak te, były potrzebne od wielu lat, ale stały się możliwe dopiero po skonstruowaniu nowych, potężniejszych instrumentów, takich jak SPHERE. Tak właśnie działają badania naukowe: obserwacje przy użyciu nowej technologii mogą albo potwierdzić, albo zaprzeczyć wcześniejszym koncepcjom. To świetny sposób na rozpoczęcie obserwacyjnego życia tego niesamowitego instrumentu” podsumowuje Adam Hardy.

Uwagi

[1] Takie pary określane są w angielskim jako post-common-envelope binaries (czyli stadium po gwieździe podwójnej ze wspólną otoczką).

[2] Nazwa oznacza, że jest to 471 gwiazda zmienna (a jak pokazuje dokładniejsza analiza – para gwiazd) zidentyfikowana w gwiazdozbiorze Byka.

[3] Zdjęcia ze SPHERE są tak dokładne, że mogłyby ujawnić towarzysza takiego jak brązowy karzeł, który byłby 70 000 razy słabszy niż gwiazda centralna, w odległości zaledwie 0,26 sekundy łuku od niej. W tym przypadku spodziewany brązowy karzeł miał być znacznie jaśniejszy.

[4] Efekt ten nosi nazwę mechanism Applegate’a i skutkuje regularnymi zmianami kształtu gwiazdy, które prowadzą do zmian w obserwowanej na Ziemi jasności gwiazdy podwójnej.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. “The First Science Results from SPHERE: Disproving the Predicted Brown Dwarf around V471 Tau”, A. Hardy et al., który ukaże się w Astrophysical Journal Letters w dniu 18 lutego 2015 r.

Skład zespołu badawczego: A. Hardy (Universidad Valparaíso, Valparaíso, Chile; Millennium Nucleus "Protoplanetary Disks in ALMA Early Science", w ramach projektu Millennium Science Initiative Program, Universidad Valparaíso), M.R. Schreiber (Universidad Valparaíso), S.G. Parsons (Universidad Valparaíso), C. Caceres (Universidad Valparaíso), G. Retamales (Universidad Valparaíso), Z. Wahhaj (ESO, Santiago, Chile), D. Mawet (ESO, Santiago, Chile), H. Canovas (Universidad Valparaíso), L. Cieza (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile; Universidad Valparaíso), T.R. Marsh (University of Warwick, Coventry, United Kingdom), M.C.P. Bours (University of Warwick), V.S. Dhillon (University of Sheffield, Sheffield, Wielka Brytania) oraz A. Bayo (Universidad Valparaíso).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1883