Международная группа астрономов обнаружила две редкие двойные звездные системы
Международная группа астрономов идентифицировала только второй и третий примеры звездной системы редкого типа, состоящей из двух центральных звезд, вращающихся вокруг друг друга и окруженных замечательным диском из газа и пыли.
Оригинальная иллюстрация протопланетного диска Сала Роутера и др. с двойными звездами, добавленная Пуном и др. Авторы и права: Пун, Чжу, Занацци, U of T; Сал Роутер и др., Уорикский университет
«Если бы в одной из этих систем была планета, она была бы похожа на планету Татуин из «Звездных войн», — говорит доктор философии Майкл Пун, студент факультета искусств и наук факультета астрономии и астрофизики Дэвида А. Данлэпа и один из двух исследователей Университета Торонто, участвовавших в открытии.
«Вы бы увидели два солнца в небе, вращающиеся вокруг друг друга. Кроме того, вокруг звезд есть диск. Представьте себе кольца Сатурна, но намного, намного больше — со звездами посередине».
Такие диски называются протопланетными дисками, потому что они в конечном итоге образуют семейства планет, подобные нашей Солнечной системе. Недавно открытые системы редки, потому что их диски расположены под углом к орбитам их центральных звезд.
«Открытие таких объектов важно для нашего понимания формирования планет», — говорит Дж. Дж. Занацци, научный сотрудник Канадского института теоретической астрофизики (CITA). «Планеты рождаются из них, поэтому существование дисков вокруг двойных звезд показывает, что, вероятно, мы найдем больше планет, вращающихся вокруг двойных звезд.
«Они также помогут нам понять, может ли жизнь существовать на планете, которая вращается вокруг двойной звезды под углом, из-за того, как эта ориентация влияет на температуру и другие условия».
Открытие новых объектов, обозначенных как Бернхард-1 и Бернхард-2, описано в статье, опубликованной 4 июля в The Astrophysical Journal Letters .
Ведущим автором является Вэй Чжу из Университета Цинхуа в Пекине, бывший научный сотрудник факультета искусств и наук Канадского института теоретической астрофизики (CITA). Занацци и Пун — соавторы U of T.
Бернхард-1 и Бернхард-2 настолько далеки, что мы не можем видеть две их центральные звезды по отдельности (такие пары звезд известны как двойные звезды). Вместо этого мы видим только одну светящуюся точку и измеряем общую яркость бинарной системы.
Исследователи идентифицировали новые объекты, анализируя сложные и характерные изменения яркости, вызванные их необычной геометрией. График этих изменений во времени называется кривой блеска, а кривые блеска новых систем совпадают с кривыми блеска первой из когда-либо обнаруженных систем — объекта, называемого Kearns Herbst 15D (KH 15D).
Кривые блеска Бернхарда-1 и Бернхарда-2 падают до доли их максимальной яркости - первая на 112 дней каждые 192 дня; последний в течение 20 дней каждые 62 дня. Эти провалы являются признаком того, что одна из звезд в каждой двойной системе движется за диском, если смотреть с Земли. Когда звезда появляется снова, яркость системы возвращается к норме.
Кроме того, когда соавторы сравнили недавние наблюдения с архивными данными за несколько десятилетий, они обнаружили, что оба объекта меняли яркость в течение гораздо более длительных периодов времени. Предыдущий анализ KH 15D, проведенный Пуном, Чжу и Занацци, наряду с работой других исследователей, показал, что эта долговременная закономерность показала, что диск и звезды расположены под углом друг к другу.
Поскольку двойные звезды и их протопланетные диски сгущаются из одного и того же огромного вращающегося облака вещества, диск обычно лежит в той же плоскости, что и орбиты звезд — так же, как орбиты большинства планет и лун в нашей Солнечной системе лежат на тот же самолет. Представьте себе двух фигуристов, держащихся за руки, кружащихся вокруг друг друга, в то время как другие фигуристы кружат вокруг пары; все катаются на одной плоскости поверхности льда.
А вот KH 15D, Bernhard-1 и Bernhard-2 редки тем, что их околодвойные диски расположены под углом к плоскостям вращающихся звезд. Из-за этого наклона диски качаются, как волчок, движение, называемое прецессией, поскольку они перемещаются между нами и звездами, в результате чего свет центральных звезд тускнеет. Для KH 15D этот цикл затемнения может занять от 60 до 6000 лет.
Два типа изменения яркости объединяются, чтобы создать характерную кривую блеска объектов, подобных KH 15D.
Открытие Бернхард-1 и Бернхард-2 было сделано, когда Клаус Бернхард, астроном-любитель и член Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, проанализировал данные из Zwicky Transient Facility. Инструмент ZTF обследует все северное небо каждые два дня, предоставляя данные о бесчисленных объектах за длительные промежутки времени.
Просматривая данные, Бернхард обнаружил кандидатов, похожих на KH 15D. Затем он поделился своими выводами с Пуном, Занацци и Чжу, дальнейший анализ которых выявил Бернхарда-1 и Бернхарда-2.
Теперь, когда исследователи обнаружили еще два таких редких небесных объекта, они надеются, что за ними последуют новые открытия.
«Только в этом месяце Gaia опубликовала свои самые последние данные, — говорит Занацци о космической миссии, которая наблюдала за миллиардом звезд в Галактике Млечный Путь с момента ее запуска в 2013 году. — И теперь, когда у нас есть эта модель для этих объектов, мы надеемся, что сможем использовать его, чтобы найти больше объектов для добавления в список».
«Мы также надеемся, что больше наблюдателей будут наблюдать за Бернхардом-1 и Бернхардом-2 в течение более длительных периодов времени», — говорит Пун. «Нам повезло, что KH 15D наблюдалась в особое время, когда ее ориентация заставляет свет центральных звезд тускнеть. Мы уверены, что Бернхард-1 и Бернхард-2 также существуют в этой благоприятной ориентации, поэтому у нас есть больше наблюдения увеличат наше понимание этих редких объектов».
