Wyobraźcie sobie życie na planecie, na której co 69 lat Słońce znika w niemal całkowitym zaćmieniu na… trzy i pół roku.
Tak właśnie dzieje się w nienazwanym jeszcze układzie podwójnym gwiazd znajdującym się prawie 10 000 lat świetlnych od Ziemi. Nowo odkryty układ znany tylko dzięki swojemu numerowi katalogowemu TYC 2505-672-1 ustanawia nowy rekord długości trwania zaćmienia gwiazdy i najdłuższego okresu między zaćmieniami w jakimkolwiek układzie podwójnym.
Odkrycia wyjątkowych właściwości układu dokonał zespół astronomów z Vanderbilt oraz Harvardu przy pomocy współpracowników z uniwersytetów Lehigh, Ohio State oraz Pennsylvania State, Lac Cumbres Observatory Global Telescope Network oraz AAVSO. Wyniki ich badań opisano w artykule przyjętym do publikacji w periodyku Astronomical Journal.
„To zdecydowanie najdłużej trwające zaćmienie gwiazdy i najdłuższy okres orbitalny w zaćmieniowym układzie podwójnym” powiedział główny autor artykułu doktorant Joey Rodriguez.
Poprzednim rekordzistą w tym względzie był układ epsilon Aurigae, olbrzymia gwiazda zaćmiewana przez swego towarzysza co 27 lat na 640-730 dni.
„Układ epsilon Aurigae znajduje się dużo bliżej – około 2200 lat świetlnych od Ziemi – i jest dużo jaśniejszy, dzięki czemu astronomowie mogli go dokładnie zbadać,” mówi Rodriguez. Obowiązująca teoria mówi, że epsilon Aurigae składa się z żółtego olbrzyma, wokół którego krąży normalna gwiazda nieco większa od Słońca ukryta w gęstym obłoku pyłowo-gazowym widzianym z Ziemi od strony krawędzi.
„Jednym z największych problemów w astronomii jest fakt, że niektóre najważniejsze zjawiska zachodzą w astronomicznej skali czasowej, a astronomowie ograniczeni są jedynie do znacznie krótszej skali swojego życia,” mówi współautor Keivan Stassun, profesor fizyki i astronomii w Vanderbilt. „Tutaj mamy rzadką okazję na zbadanie zjawiska, które trwa wiele dekad i otwiera nam okno do badań gwiazd znajdujących się w środowisku, gdzie istnieją warunki na powstawanie układów planetarnych jeszcze pod koniec życia układu gwiezdnego.”
Odkrycie było możliwe dzięki sieci AAVSO (American Association of Variable Star Observers) oraz dzięki programowi DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard).
AAVSO to organizacja non-profit zrzeszająca zawodowych astronomów jak i amatorów astronomii, którzy łączą swoje wysiłki w celu zrozumienia gwiazd zmiennych. To właśnie ta organizacja dostarczyła kilkuset obserwacji ostatniego zaćmienia układu TYC 2505-672-1.
Przegląd DASCH opiera się na tysiącach płyt fotograficznych wykonanych przez astronomów z Harvardu w latach 1890-1989 w ramach regularnego przeglądu nieba północnego. W ostatnich latach uniwersytet rozpoczął digitalizację płyt. W procesie digitalizacji układ TYC 2505-672-1 przyciągnął uwagę Sumin Tang z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Rodriguez brał udział w konferencji, na której Tang zaprezentowała wyniki badań TYC 2505-672-1 i także zainteresował się tym układem. Rodriguez jest członkiem zespołu wykonujące przegląd nieba za pomocą niskokosztowego systemu Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT) składającego się z pary teleskopów robotycznych, których przeznaczeniem jest poszukiwanie egzoplanet wokół jasnych gwiazd. KELT charakteryzuje się wyjątkowo szerokim polem widzenia (26 x 26 stopni), dlatego też Rodriguez pomyślał, że baza danych KELT może zawierać zdjęcia tego odległego układu podwójnego.
Po wykładzie Rodriguez skontaktował się z Tang i tak rozpoczęła się ich współpraca badawcza. Po przeszukaniu bazy danych KELT, Rodriguez znalazł 9000 zdjęć układu wykonanych w ciągu ostatnich ośmiu lat, które można było połączyć z 1432 zdjęciami wykonanymi w ostatnim stuleciu na Harvardzie. Rodriguez skontaktował się także z AAVSO gdzie uzyskał jeszcze kilkaset dodatkowych obserwacji ostatniego zaćmienia tego układu, które niejako uzupełniły paletę danych. Z uwagi na zaangażowanie w inne projekty Tang zgodziła się, aby pracę nad danymi przejął Rodriguez.
Wynikiem prac jest stwierdzenie, że układ przypomina epsilon Aurigae, aczkolwiek z istotnymi różnicami. Okazuje się, że układ składa się z pary czerwonych olbrzymów, z których jeden został odarty z materii, aż do stosunkowo małego jądra i otoczony jest olbrzymim dyskiem materii, który powoduje tak długie zaćmienia.
„Jedynym sposobem na uzyskanie tak długo trwającego zaćmienia jest istnienie rozległego dysku nieprzezroczystej materii. Nic innego nie jest na tyle duże, aby zasłaniać gwiazdę na kilkanaście miesięcy,” mówi Rodriguez.
TYC-2505-672-1 to układ na tyle odległy, że ilość danych, którą astronomowie mogli uzyskać ze zdjęć, jest bardzo ograniczona. Niemniej jednak udało się oszacować temperaturę powierzchni gwiazdy towarzysza, która jest o 2000 stopni Celsjusza wyższa od temperatury powierzchni Słońca. Po uwzględnieniu obserwacji wskazujących, że średnica gwiazdy jest o połowę mniejsza od średnicy Słońca okazało się, że jest to czerwony olbrzym, z którego oderwana została zewnętrzna powłoka gwiazdy i właśnie materia tworząca ową powłokę może odpowiadać za nieprzezroczysty dysk. Niemniej jednak – w tym względzie pewności nie ma.
Aby okres orbitalny wynosił 69 lat obie gwiazdy muszą być oddalone od siebie o 20 AU (jednostek astronomicznych) co odpowiada mniej więcej odległości między Słońcem a Uranem.
„Jak na razie nawet najsilniejsze teleskopy nie mogą rozdzielić elementów tego układu,” mówi Rodriguez. „Miejmy nadzieję, że będziemy w stanie tego dokonać już przy okazji następnego zaćmienia w 2080 roku.”
Źródło: Astronomical Journal