Kuvan luotto: CfA
Löydöstään vuonna 1998, 'silmäilevä tähti', nimeltään KH 15D, on hämmentynyt tähtitieteilijöitä, jotka ovat yrittäneet selittää sen pitkiä (24 päivää) pimennyksiään. Monet olettivat, että pimennykset johtuivat yksittäistä nuorta Auringon kaltaista tähteä ympäröivän protoplanetaarisen levyn sisällä olevista materiaalipilkuista.
Tarkastellessaan näiden pimennysten menneisyyttä ja niiden muuttumista ajan myötä, tähtitieteilijä Joshua Winn (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) ja kollegat ovat kumonneet tämän hypoteesin ja kehittäneet uuden teorian, joka selittää lähes kaiken järjestelmästä.
He havaitsivat, että 'vilkkutähti' on itse asiassa kaksoistähtijärjestelmä. Jokin etualalla, mahdollisesti binääriä ympäröivä pölyinen materiaalikiekko, estää ajoittain yhden tai molempien tähtien valon, kun tähdet kiertävät toisiaan. Lopulta molemmat tähdet peittyvät kokonaan pölyverhon alle, ja 'vilkkutähti' -järjestelmä katoaa näkyvistä.
'Nämä kaksi tähteä ovat leikkineet kanssamme piilosta. Toinen tähti kurkisti aiemmin hetken, mutta nyt se on täysin piilossa. Pian siihen liittyy ensimmäinen tähti, ja molemmat pysyvät piilossa vuosikymmeniä”, Winn sanoo.
Arkistot paljastavat totuuden
Tärkeimmät vihjeet 'silmäilevän tähden' ymmärtämiseen löytyivät Massachusettsissa sijaitsevan Harvard Collegen observatorion ja Italian Asiagon observatorion arkistovalokuvista. Harvardin valokuvien tarkastelu osoitti, että 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla ei ollut yhtään täydellistä pimennystä, joita nykyään havaitaan. Vuosien 1967 ja 1982 välisenä aikana otetut Asiago-valokuvat sisälsivät todisteita pimennyksistä, mutta niissä oli keskeinen ero: järjestelmä oli kirkkaampi kuin nykyään, sekä pimennysten aikana että niiden ulkopuolella. Tämän ylimääräisen valon on täytynyt tulla toisesta tähdestä, joka oli näkyvissä 1970-luvulla, mutta on nykyään täysin piilossa.
Tämä oivallus oli avain KH 15D:n mysteerin avaamiseen. Ennen vuotta 1960 kumpaakaan tähteä ei varjostettu. Sitten pölyverho ajautui etualalle maasta katsottuna, estäen osan yhden tähden kiertoradalta. Koko 1970-luvun ajan tämä tähti koki pimennystä, kun sen kiertoliike kantoi sen verhon taakse. Vuoteen 1998 mennessä verho oli edennyt tarpeeksi piilottaakseen yhden tähdistä kokonaan - ja toinen tähti putoaa ajoittain näkyvistä, kun sen kiertorata vie sen verhon taakse. Noin 2012 mennessä molemmat tähdet ovat täysin piilossa näkyviltä.
Tämän tutkimuksen toinen kirjoittaja John Johnson (UC Berkeley) suorittaa parhaillaan radiaalisen nopeuden mittauksia, jotka voivat testata, liikkuuko näkyvä tähti edestakaisin tähtimassakumppanin painovoiman vetämänä.
'Asiago-levyt antavat erittäin vakuuttavia todisteita, mutta säteittäisen nopeuden mittaukset ovat ratkaisevia', Johnson sanoo.
Uusi kuva KH 15D:stä
Kokoamalla KH 15D:n havainnot palapelin palasiksi paljastuu kaksi tähteä, jotka ovat enintään 10 miljoonaa vuotta vanhoja. (Aurinkomme sitä vastoin on 5 miljardia vuotta vanha.) Ne kiertävät toistensa ympäri 48 päivän välein erittäin elliptisellä kiertoradalla, mikä selittää 48 päivän pimennysjakson. Niiden keskimääräinen etäisyys toisistaan on noin 0,25 tähtitieteellistä yksikköä (23 miljoonaa mailia) eli kaksi kolmasosaa Merkuriuksen ja Auringon välisestä etäisyydestä. Silti niiden eksentrinen kiertoradat vievät ne niinkin lähelle toisiaan kuin vain 0,07 AU (6,5 miljoonaa mailia).
'Kun binäärit kulkevat, niiden kiertorata ei ole epätavallinen', sanoo toinen kirjoittaja Krzysztof Stanek (CfA).
Winn on samaa mieltä ja lisää: 'Oudointa tässä järjestelmässä on, että jokin estää näiden tähtien valon - jotain läpinäkymätöntä, terävällä reunalla.' Tämän verhon identiteettiä ei tunneta, mutta se voi olla molempia tähtiä ympäröivän pölykiekon reuna.
'Pölylevyjä on nähty muiden binääritähtijärjestelmien ympärillä', sanoo Matthew Holman (CfA), tutkimuksen toinen kirjoittaja. 'Kuvittelemme, että tämän järjestelmän kiekko on kalteva suhteessa kahden tähden kiertoradan tasoon. Se saisi levyn heilumaan, kuten frisbee joskus horjuu ilmassa huonon heiton jälkeen.
Holmanin laskelmien mukaan pölyä voi esiintyä renkaassa, joka sijaitsee 2,6 AU:n (240 miljoonan mailin) päässä tähdistä. Itse renkaassa oleva materiaali tekee yhden täydellisen kiertoradan noin 4 vuoden välein, mutta renkaan heiluminen (tai 'pressio') kestää paljon pidempään, noin 1000 vuotta. Samanlaista teoriaa ovat ehdottaneet itsenäisesti Eugene Chiang ja Ruth Murray-Clay UC Berkeleystä.
'Vuodesta 1960 alkaen tämän precessoivan kiekon reuna sattui peittämään näkemyksemme tähtiin', Holman sanoo. 'Toisen vuosikymmenen kuluttua levy kulkee hieman pidemmälle ja estää täysin näkymämme.' Jonkin ajan kuluttua sen jälkeen, riippuen siitä, kuinka paksu rengas on, prosessi kääntyy päinvastaiseksi, kun tähdet paljastuvat vähitellen ja pimennykset pysähtyvät.
Monia kysymyksiä KH 15D:stä on edelleen jäljellä. Esimerkiksi mikä on levyn luonne? Miksi se on kallistettu binäärien kiertoradalle? Miksi siinä on niin terävä reuna? KH 15D:n silmäniskuja hämmentävät tähtitieteilijät näillä ja muilla arvoituksilla tulevina vuosina.
Tämä tutkimus julkaistaan 1. maaliskuuta 2004 The Astrophysical Journal Lettersin numerossa. Tutkimuksen kirjoittajat ovat Joshua Winn (CfA), Matthew Holman (CfA), John Johnson (UC Berkeley), Krzysztof Stanek (CfA) ja Peter Garnavich (University of Notre Dame).
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, jonka pääkonttori sijaitsee Cambridgessa, Massachusettsissa, on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard Collegen observatorion yhteinen yhteistyö. CfA:n tutkijat, jotka on organisoitu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, kehitystä ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: CfA:n uutistiedote