Kuvaluotto: CfA
Vuoden 1998 löytönsä jälkeen KH 15D -niminen ”silmänräpäisevä tähti” on hämmentänyt tähtitieteilijöitä pyrkiessään selittämään sen pitkäaikaisia (24 vuorokauden) pimennyksiä. Monet olettivat, että pimennykset aiheutuivat vierekkäisistä materiaalin räjähdyksistä protoplanetaarisella levyllä, joka ympäröi yhtä nuorta aurinkoa muistuttavaa tähteä.
Tutkimalla näiden pimennysten historiaa ja miten ne muuttuvat ajan myötä, tähtitieteilijä Joshua Winn (Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus) ja kollegansa ovat hylänneet tämän hypoteesin ja kehittäneet uuden teorian, joka selittää melkein kaiken järjestelmästä.
He huomasivat, että ”silmänräpäisevä tähti” on oikeastaan kaksoistähdejärjestelmä. Jokin etualalla, mahdollisesti binääriä ympäröivä materiaalin pölylevy, estää ajoittain yhden tai molemman tähden valoa, kun tähdet kiertävät toisiaan. Lopulta pölyverho peittää molemmat tähdet kokonaan, ja ”silputtava tähti” -järjestelmä katoaa näkymästä.
”Nämä kaksi tähteä ovat pelanneet piilopaikkaa kanssamme. Toinen tähti piilotti hetkeksi, mutta on nyt täysin peitetty. Pian siihen liittyy ensimmäinen tähti ja molemmat pysyvät piilossa vuosikymmenien ajan ”, Winn sanoo.
Arkistot paljastavat totuuden
Elintärkeät vihjeet “pilkuttavan tähden” ymmärtämiseen löytyivät Massachusettsin Massachusettsissa sijaitsevasta Harvard College Observatoryn ja Italian Asiago Observatoryn arkkitehtonisista valokuvista. Harvardin valokuvien tarkastelu osoitti, että 20. vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla ei ollut yhtään niistä havaituista pimennyksistä, joita nykyisin havaitaan. Vuosina 1967–1982 otetuissa Asiago-valokuvissa oli todisteita pimennyksistä, mutta avainero: järjestelmä oli kirkkaampi kuin nykyään, sekä pimennysten aikana että pimennysten ulkopuolella. Tämän ylimääräisen valon on pitänyt olla peräisin toiselta tähdeltä, joka oli näkyvissä 1970-luvulla, mutta on tänään täysin piilossa.
Tämä käsitys oli avain KH 15D: n mysteerin vapauttamiseen. Ennen vuotta 1960 kumpaakin tähteä ei ollut varjostettu. Sitten etualaan ajautui pölyverho maanpinnasta katsottuna, ja se tukkii osan yhden tähden kiertoradasta. Se tähti oli kokenut 1970-luvun ajan pimennyksiä, kun sen kiertoradalla tapahtui verhon takana. Vuoteen 1998 mennessä verho oli edennyt tarpeeksi piilottaakseen yhden tähtiä kokonaan - ja toinen tähti putoaa ajoittain näkyvistä, kun kiertorata vie sen verhon taakse. Noin 2012 mennessä molemmat tähdet ovat täysin piilossa näkymästä.
Tämän tutkimuksen avustaja John Johnsonin (UC Berkeley) parhaillaan tekemä säteittäisnopeuden mittaus pystyy testaamaan onko näkyvä tähti liikkua edestakaisin, jota tähtimassakumppanin paino vaikuttaa.
"Asiago-levyt antavat erittäin vakuuttavia todisteita, mutta säteittäisnopeuden mittauksista tulee klinkeri", Johnson sanoo.
Uusi kuva KH 15D: stä
KH 15D: n havaintojen kokoaminen palapelin kaltaisiksi paljastaa kaksi tähteä, jotka eivät ole vanhempia kuin 10 miljoonaa vuotta. (Aurinkoomme on sitä vastoin 5 miljardia vuotta vanha.) Ne pyörivät toistensa ympäri 48 päivän välein erittäin elliptisillä kiertoradalla, mikä selittää 48 päivän pimennysjakson. Heidän keskimääräinen etäisyys toisistaan on noin 0,25 tähtitieteellistä yksikköä (23 miljoonaa mailia) tai kaksi kolmasosaa etäisyydestä elohopeasta aurinkoon. Silti niiden epäkeskeiset kiertoradat vievät heidät yhtä lähelle toisiaan kuin vain 0,07 AU (6,5 miljoonaa mailia).
"Kun binäärit menevät, niiden kiertorata ei ole epätavallinen", sanoo avustaja Krzysztof Stanek (CfA).
Winn on samaa mieltä ja lisäsi: "Tämän järjestelmän omituinen asia on, että siellä on jotain, joka estää näiden tähden valoa - jotain läpinäkymätöntä, terävän reunan kanssa." Tämän verhon identiteettiä ei tunneta, mutta se voi olla pölylevyn reuna, joka ympäröi molempia tähtiä.
"Pölylevyjä on nähty muiden binaaristen tähtijärjestelmien ympärillä", kertoo tutkimuksen yhteiskirjailija Matthew Holman (CfA). ”Kuvittelemme, että tämän järjestelmän levy on kalteva kahden tähden kiertoradan tasoon nähden. Se aiheuttaisi levyn heilutusta, tapaa, jolla frisbee heilauttaa joskus ilmassa huonon heiton jälkeen. "
Holmanin laskelmien mukaan pölyä voi olla renkaassa, joka sijaitsee 2,6 AU: n (240 miljoonaa mailia) päässä tähtiä. Itse renkaan materiaali tekee yhden täydellisen kiertoradan noin joka neljäs vuosi, mutta renkaan heiluttamisella (tai ”preesiosella”) on paljon pidempi jakso, noin 1000 vuotta. Eugene Chiang ja Ruth Murray-Clay, UC Berkeley, ovat ehdottaneet itsenäisesti samanlaista teoriaa.
"Alkuvuodesta 1960 lähtien tämän esivalmistelevyn reuna alkoi estää näkymämme tähtiin", Holman sanoo. "Uuden vuosikymmenen kuluttua levy etenee hiukan kauemmas ja estää kokonaan näkemyksemme." Jonkin aikaa sen jälkeen, riippuen siitä kuinka paksua rengas on, prosessi kääntyy itseensä, kun tähdet ovat vähitellen paljastuneet, ja pimennykset pysähtyvät.
Monia KH 15D: tä koskevia kysymyksiä on edelleen. Mikä on esimerkiksi levyn luonne? Miksi se kallistuu binaarien kiertotasoon? Miksi sillä on niin terävä reuna? KH 15D: n silmäilevät tähdet saattavat sekoittaa tähtitieteilijät näihin ja muihin arvoituksiin tulevina vuosina.
Tämä tutkimus julkaistaan The Astrophysical Journal Letters -lehden maaliskuun 1. päivänä 2004. Tutkimuksen tekijät ovat Joshua Winn (CfA), Matthew Holman (CfA), John Johnson (UC Berkeley), Krzysztof Stanek (CfA) ja Peter Garnavich (Notre Damen yliopisto).
Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus, jonka pääkonttori on Cambridge, Massachusetts on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard College Observatoryn yhteistyö. CfA-tutkijat, jotka on organisoitu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: CfA: n lehdistötiedote
