Internationalt hold af astronomer opdager to sjældne binære stjernesystemer

Et internationalt hold af astronomer har kun identificeret det andet og tredje eksempel på en sjælden type stjernesystem, der omfatter to centrale stjerner, der kredser om hinanden, omgivet af en bemærkelsesværdig skive af gas og støv.

"Hvis der var en planet i et af disse systemer, ville det være ligesom planeten Tatooine fra Star Wars," siger Michael Poon, en Ph.D. studerende ved Faculty of Arts &Science's David A. Dunlap Department of Astronomy &Astrophysics og en af ​​to University of Toronto-forskere involveret i opdagelsen.

"Du ville se to sole på himlen, der kredser om hinanden. Derudover er der en skive omkring stjernerne. Forestil dig Saturns ringe, men meget, meget større - med stjernerne i midten."

Sådanne skiver omtales som protoplanetariske skiver, fordi de til sidst dannes til familier af planeter som vores solsystem. De nyopdagede systemer er sjældne, fordi deres skiver ligger i en vinkel i forhold til deres centrale stjerners kredsløb.

"Opdagelsen af ​​objekter som disse er vigtig for vores forståelse af planetdannelse," siger J.J. Zanazzi, en postdoc-stipendiat ved fakultetets canadiske institut for teoretisk astrofysik (CITA). "Planeter er født af dem, så eksistensen af ​​diske omkring binære stjerner viser, at det er sandsynligt, at vi vil finde flere planeter, der kredser om binære stjerner.

"De vil også hjælpe os med at forstå, om der kan eksistere liv på en planet, der kredser om en dobbeltstjerne i en vinkel på grund af, hvordan denne orientering påvirker temperatur og andre forhold."

Opdagelsen af ​​de nye objekter, betegnet Bernhard-1 og Bernhard-2, er beskrevet i et papir, der offentliggøres den 4. juli i The Astrophysical Journal Letters .

Hovedforfatteren er Wei Zhu fra Tsinghua University, Beijing, tidligere postdoc ved Faculty of Arts &Science's Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA). Zanazzi og Poon er U of T-medforfattere.

Bernhard-1 og Bernhard-2 er så fjerne, at vi ikke kan se deres to centrale stjerner individuelt (sådanne par stjerner er kendt som binære stjerner). I stedet ser vi kun et enkelt lyspunkt og måler den samlede lysstyrke af det binære.

Forskerne identificerede de nye objekter ved at analysere de komplekse og karakteristiske variationer i lysstyrke forårsaget af deres usædvanlige geometri. En graf over disse variationer over tid omtales som en lyskurve, og lyskurverne for de nye systemer matcher den for det første system, der nogensinde er opdaget - et objekt, der omtales som Kearns Herbst 15D (KH 15D).

Lyskurverne for Bernhard-1 og Bernhard-2 falder til en brøkdel af deres maksimale lysstyrke - førstnævnte i 112 dage hver 192. dag; sidstnævnte i 20 dage hver 62. dag. Disse dyk er tegnet på, at en af ​​stjernerne i hver binær er bevæger sig bag disken set fra Jorden. Når stjernen dukker op igen, vender systemets lysstyrke tilbage til normal.

Da medforfatterne sammenlignede nylige observationer med arkivdata, der går årtier tilbage, fandt de også ud af, at begge objekter varierede i lysstyrke over meget længere perioder. Tidligere analyse af KH 15D af Poon, Zhu og Zanazzi, sammen med andre forskeres arbejde, konkluderede, at dette langsigtede mønster afslørede, at skiven og stjernerne stod i en vinkel i forhold til hinanden.

Fordi binære stjerner og deres protoplanetariske skiver kondenserer fra den samme enorme, roterende sky af materiale, ligger skiven typisk i samme plan som stjernernes kredsløb – ligesom kredsløbene for de fleste af planeterne og månerne i vores solsystem ligger på det samme fly. Forestil dig to kunstskøjteløbere, der holder i hånd, snurrer rundt om hinanden, mens andre skatere kredser om parret; alle skøjter på det samme plan af isens overflade.

Men KH 15D, Bernhard-1 og Bernhard-2 er sjældne, idet deres cirkumbinære skiver er i en vinkel i forhold til de kredsende stjerners planer. På grund af denne hældning slingrer skiverne som en snurretop, en bevægelse, der omtales som præcession, når de bevæger sig mellem os og stjernerne, hvilket får lyset fra de centrale stjerner til at dæmpe. For KH 15D kunne denne dæmpningscyklus tage alt fra 60 til 6.000 år.

De to typer variationer i lysstyrke kombineres for at skabe den karakteristiske lyskurve for KH 15D-lignende objekter.

Opdagelsen af ​​Bernhard-1 og Bernhard-2 blev gjort, da Klaus Bernhard, en amatørastronom og medlem af Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, analyserede data fra Zwicky Transient Facility. ZTF's instrument overvåger hele den nordlige himmel hver anden dag og leverer data for utallige objekter over lange strækninger.

Ved at finkæmme dataene afslørede Bernhard KH 15D-lignende kandidater. Han delte derefter sine resultater med Poon, Zanazzi og Zhu, hvis yderligere analyse afslørede Bernhard-1 og Bernhard-2.

Nu hvor forskerne har fundet yderligere to af disse sjældne himmellegemer, er de optimistiske, at flere opdagelser vil følge.

"Lige i denne måned frigav Gaia sine seneste data," siger Zanazzi om rummissionen, der har observeret en milliard stjerner i Mælkevejsgalaksen siden dens opsendelse i 2013. "Og nu hvor vi har denne model for disse objekter, har vi Jeg håber, at vi kan bruge det til at finde flere objekter at tilføje til listen."

"Vi håber også, at flere observatører vil se på Bernhard-1 og Bernhard-2 i længere perioder," siger Poon. "Vi er heldige, at KH 15D er blevet observeret på et særligt tidspunkt, hvor dens orientering får lyset fra de centrale stjerner til at dæmpe. Vi er sikre på, at Bernhard-1 og Bernhard-2 også eksisterer i denne gunstige orientering, så vi har mere observationer vil øge vores forståelse af disse sjældne genstande." + Udforsk yderligere

De mærkelige baner for 'Tatooine' planetskiver