Hvordan vi fandt en hvid dværg - et stjernelig - ved et uheld

En af de store ting ved videnskaben er, at når du begynder at observere et nyt objekt i rummet, du kan aldrig være sikker på, hvad du vil finde.

Vi modtog en fantastisk påmindelse om dette under observationer designet til at kontrollere, om nærliggende stjerner havde planetariske ledsagere. Vores observationer bekræftede opdagelsen af ​​et par planeter, men gav også en uventet overraskelse.

Begravet blandt vores kandidater lå liget af en stjerne – en hvid dværg – en opdagelse, vi annoncerede i denne måned i Astrofysisk tidsskrift .

Jagten på stjerneslingrer

Vores historie begynder med en undersøgelse kaldet Anglo-Australian Planet Search (AAPS), som brugte 17 år på at lede efter fremmede verdener ved hjælp af det 3,9 meter lange anglo-australske teleskop ved Siding Spring Observatory i New South Wales.

Vi siger ofte, at en planet kredser om en stjerne (Jorden kredser om Solen, for eksempel), men sandheden er lidt mere kompliceret. I stedet, de to kredser om deres fælles massecenter. Som resultat, en stjerne, der er vært for en planet, vil vakle, vipper frem og tilbage over tid.

Radialhastighedsundersøgelser søger efter planeter ved at forsøge at opdage den afslørende slingre. I løbet af sin levetid, AAPS opdagede mere end 40 planeter på denne måde.

Men det er næsten sikkert, at flere planeter forblev uopdagede i AAPS-dataene. Så vi begyndte at søge efter de skjulte verdener.

I flere tilfælde fandt vi stjerner, der udviste tydelige tegn på en slingre, men for hvilke mindre end en fuld bane var blevet afsluttet. Uden at observere en fuld bane, vi ved ikke, om de ledsagere, der forårsager slingren, er planeter, eller andre stjerner.

Så hvordan kan vi regne ud, hvad vi har fundet?

Direkte billeddannelse – et nyt trick

Vi identificerede 21 stjerner, omkring hvilke der kunne være en planet, men for at være sikker, vi havde brug for flere data. Desværre, AAPS var afsluttet, så vi var nødt til at gøre noget innovativt.

For hver af vores stjerner, der var to muligheder:enten er vaklen forårsaget af en planet, eller af noget større (såsom en brun dværg eller en uset stjernekammerat).

Nylige fremskridt inden for astronomiske billeddannelsesteknikker betyder, at vi nu kan bruge verdens største teleskoper til at se på nærliggende stjerner og se objekter meget tæt på dem - tættere på, end det nogensinde har været muligt før.

Vi brugte 8,1 m Gemini-Syd-teleskopet i Chile til at få billeder i høj opløsning af vores målstjerner, for at se, om vi kunne se nogen tidligere skjulte ledsagere.

På trods af teknikkens kraft, alle planeter omkring vores mål ville forblive usynlige. Men hvis de observerede slingre var forårsaget af mere massive genstande, vi burde være i stand til at se disse objekter og dermed udelukke den planetariske hypotese.

Det ejendommelige tilfælde af HD 118473

For 20 af vores mål, tingene gik som vi havde forventet. I nogle tilfælde, vi opdagede en tidligere uopdaget stjerneledsager. I andre, vi kunne udelukke massive ledsagere, giver os tillid til tilstedeværelsen af ​​planeter omkring disse stjerner.

Men for en stjerne, tingene blev mærkelige. På baggrund af slingredataene, vi vidste, at lavest mulige masse ledsageren kunne have er omkring 0,44 gange Solens masse. Det er alt for massivt til at være en planet.

Med så meget masse, vi ville forvente, at ledsageren var en stjerne, svagere og køligere end Solen, men let synlig med Gemini-Syd.

Men da vi så på vores billeder, ingen ledsagerstjerne var synlig.

Et makabert twist

De radiale hastighedsdata er klare - der er en massiv ledsager, der kredser om HD118473, får den stjerne til at slingre frem og tilbage med en periode på 5,67 år.

Men det kan ikke være en planet (den er alt for massiv), og det kan ikke være en stjerne (vi ville være i stand til at se det). Så hvad kunne det være?

Svaret kommer ned til den måde, stjerner lever og dør på.

Så store som stjerner er, deres forsyning af brændstof er ikke ubegrænset. Til sidst løber brændstoffet op, og slutningen på stjernens liv er nært forestående. Jo mere massiv stjernen er, jo mere spektakulær bliver den afslutning.

En stjerne som Solen vil til sidst svulme op og blive en rød kæmpe, så puster de ydre lag af, skabe en spektakulær planetarisk tåge, og efterlader en glødende gløder – dens kerne, blottet og udsat for rummet.

Den kerne er en hvid dværg - på størrelse med Jorden, men med massen af ​​en stjerne. Lille bitte, sammenlignet med stjernen, hvorfra den kom, den hvide dværg afkøles gradvist og falmer til uklarhed over milliarder af år.

Mere massive stjerner dør voldsomt - som supernovaer, der overstråler hele galakser. Men de efterlader også lig, der er svage og svære at få øje på. Neutronstjerner - på størrelse med en by, men med en masse større end Solen – og sorte huller – små og usynlige, undtagen når de spiser noget.

Alt dette bringer os tilbage til vores skjulte følgesvend til HD118473 – massen af ​​en stjerne, men for svag til at se. Hvad kunne det være?

Et uventet oldtidslevn

Det langt mest sandsynlige svar er, at den skjulte følgesvend er en hvid dværg. I en fjern fortid, HD118473 var en dobbeltstjerne, hvor de to komponenter skinnede klart, mens de kredsede om deres fælles massecenter.

I et par milliarder år, intet ændrede sig, indtil den mere massive af stjernerne nåede slutningen af ​​sit liv. Den svulmede op til at blive en rød kæmpe, og derefter kastede den sig ud, efterlader en hvid dværg, for svag til at vi kan opdage.

Den hvide dværgs følgesvend fortsætter gennem rummet, mens vi taler, stadig hvirvlende i en himmelsk vals med det, der er tilbage af dens ledsager. En dæmpet, skjult relikvie til at bedrage exoplanetjægere, og en påmindelse om, hvordan videnskaben altid har endnu en overraskelse, der venter rundt om hjørnet.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.