Astrofysikere opdager dæmpning af binær stjerne

Et team af astrofysikere fra University of Notre Dame under ledelse af Peter Garnavich, professor i fysik, har observeret den uforklarlige fading af en interagerende binær stjerne, en af ​​de første opdagelser ved hjælp af universitetets Sarah L. Krizmanich -teleskop.

Den binære stjerne, FO Aquarii, placeret i Mælkevejen galakse og Vandmanden stjernebillede omkring 500 lysår fra Jorden, består af en hvid dværg og en ledsagerstjerne, der donerer gas til den kompakte dværg, en type binært system kendt som en mellempolar. Systemet er lyst nok til at blive observeret med små teleskoper. Garnavich og hans team begyndte at studere FO Aquarii, kendt som "konge af de mellemliggende polarer, "for et par år siden, da NASAs Kepler -teleskop blev peget mod det i tre måneder. Stjernen roterer hvert 20. minut, og Garnavich ønskede at undersøge, om perioden ændrede sig.

"Jeg spurgte Erin Aadland, en REU -studerende, for nøjagtigt at måle centrifugeringshastigheden for en hvid dværg. Giver det hurtigere eller hurtigere hastighed? "Sagde han." Det kan vi gøre ved at se på intervallet mellem blink fra stjernen ligesom vi bruger flåterne i et ur til at fortælle tid. Stjernen viste sig at have andre planer for sommeren. "

Mellemliggende polarer er interessante binære systemer, fordi stjernen med lav densitet taber gas mod den kompakte dværg, som fanger stoffet ved hjælp af sit stærke magnetfelt og leder det til overfladen, en proces kaldet accretion. Gassen udsender røntgenstråler og optisk lys, når den falder, og vi ser regelmæssige lysvariationer, når stjernerne kredser og drejer rundt. Kandidatstuderende Mark Kennedy studerede lysvariationerne i detaljer i løbet af de tre måneder, Kepler -rumteleskopet pegede på FO Aquarii i 2014. Kennedy er en Naughton -stipendiat fra University College, Kork, i Irland, der tilbragte halvandet år at arbejde hos Notre Dame på interaktive binære stjerner. "Kepler observerede FO Aquarii hvert minut i tre måneder, og Marks analyse af dataene fik os til at tro, at vi vidste alt, hvad vi kunne vide om denne stjerne, "Sagde Garnavich.

Når Kepler blev peget i en ny retning, Garnavich og hans gruppe brugte Krizmanich -teleskopet til at fortsætte undersøgelsen.

"Lige efter at stjernen kom omkring solen sidste år, vi begyndte at se på det gennem Krizmanich -teleskopet, og vi var chokerede over at se, at det var syv gange svagere end det nogensinde havde været før, "sagde Colin Littlefield, medlem af Garnavich lab. "Dæmpningen er et tegn på, at den donerende stjerne stoppede med at sende stof til den kompakte dværg, og det er uklart hvorfor. Selvom stjernen igen bliver lysere, genopretningen til normal lysstyrke har været langsom, tager over seks måneder at komme tilbage til det sted, da Kepler observerede. "

"Normalt, det lys, vi ville se, ville komme fra tilførselsenergien, og det blev meget svagere, da gasstrømmen stoppede. Vi følger nu opsvinget i flere måneder, "Sagde Garnavich.

En teori er, at et stjernespot, en kølig region på ledsageren, roteret til den helt rigtige position for at forstyrre strømmen af ​​brint fra den donerende stjerne. Men det forklarer ikke, hvorfor stjernen da ikke er kommet sig så hurtigt, som den blev dæmpet.

Garnavich og hans team fandt også ud af, at de lette variationer af FO Aquarii blev meget komplekse under dens lave tilstand. Den lave gasoverførselshastighed havde betydet den dominerende, 20-minutters signal var falmet og tillod andre perioder at dukke op. I stedet for et stabilt 20 minutter mellem blink, nogle gange var der et 11-minutters signal og andre gange en 21-minutters puls.

"Vi havde aldrig set noget lignende før, "Sagde Garnavich." I to timer, det ville blinke hurtigt, og derefter de næste to timer ville det pulsere langsommere. "

Sarah L. Krizmanich -teleskopet, installeret på taget af Jordan Hall of Science i 2013, har et spejl på 0,8 meter (32 tommer i diameter). Det giver bachelor- og kandidatstuderende banebrydende teknologi til forskning og bruges til at teste ny instrumentering udviklet i Institut for Fysik i Notre Dame.

Notre Dame -teamet, der studerede FO Aquarii, omfattede Littlefield, Aadland og Kennedy. Teamets resultater er blevet offentliggjort i Astrofysisk Journal . Institutioner, der bidrog til arbejdet, omfatter Ohio State University, University Cote d'Azur (Frankrig), University de Liege (Belgien) og American Association of Variable Star Observers (AAVSO).