Astronomowie odkryli 30 gwiazd zmiennych w obrębie gromady otwartej M23.

Tłumaczenie: Wojciech Minko

Obserwacje zaprezentował Amerykańskiemu Stowarzyszeniu Astronomicznemu dr Jeffrey Wilkerson oraz zespół badaczy z Luther College. Wyniki badań są częścią długoterminowego projektu badawczego, dotyczącego obszarów na niebie, które zawierają jasne gromady otwarte. Jego celem jest wskazanie różnych dróg ewolucji wielu gwiazd. Naukowcy mierzyli wszelkie zmiany jasności normalnych gwiazd, jak i szukali zmian w okresie i zakresie zmian gwiazd zmiennych.

W ciągu 39 miesięcy pracy zespół badaczy pod przewodnictwem Wilkersona uzyskał ponad 155 000 zdjęć gromady M23. Do badań wykorzystano teleskop o średnicy 12 cali, znajdujący się w kampusie Luther College w Decorah, Iowa. Naukowcy zarejestrowali bezsprzeczną zmienność 30 gwiazd, a wiele innych uznali za dobre kandydatki do tej grupy gwiazd.

O zaledwie dwóch spośród nich wiedziano już wcześniej, że są gwiazdami zmiennymi. Spośród dotychczas znalezionych gwiazd zmiennych siedem stanowią układy zaćmieniowe. Przyczyną zmienności jest w nich druga gwiazda o mniejszej jasności, która zasłania światło swojej jaśniejszej towarzyszki. Trzy z tych systemów to ciasne układy podwójne, w których dwie gwiazdy obiegają się w szaleńczym kosmicznym tańcu – zaledwie 14 godzin na jedno okrążenie! W dwóch takich układach gwiazdy znajdują się tak blisko siebie, że stykają się powierzchniami.

Jeżeli te najciaśniejsze układy podwójne należą rzeczywiście do gromady, a nie są gwiazdami z tła, to mogą pomóc w dokładniejszym zrozumieniu ewolucji gromad. O tym, czy wiedza o nich będzie rzeczywiście użyteczna, zadecyduje głównie ich wiek, gdyż wszystkie gwiazdy w gromadzie powstały mniej więcej w tym samym czasie. Obserwacja ciasnych układów podwójnych w gromadach gwiazd o różnym wieku pozwoli ustalić minimalny czas, jaki musi upłynąć, zanim gwiazdy zbliżą się na tyle, by utworzyć tak ciasny układ o niewielkiej separacji.

Dzięki sporej ilości danych, zbieranych od dłuższego czasu, udało się nawet znaleźć drobne odchyły w czasie obiegu dwóch składników układu. Mogą być one spowodowane obecnością trzeciej gwiazdy w pobliżu. Trzeci składnik układu będzie oddziaływał grawitacyjnie z pozostałymi składnikami, powodując ich ruch dookoła wspólnego środka masy. To sprawi, że układ zaćmieniowy jako całość będzie czasem podążał w naszą stronę, a innym razem się oddalał. W związku z tym czas dotarcia światła z zaćmiewających się gwiazd będzie zmieniał się w czasie. Badania dużej, reprezentatywnej próby znanych ciasnych układów podwójnych prowadzone były przez Teodora Pribulla z Instytutu Astronomii Słowackiej Akademii Nauk i Sławomira Rucińskiego z Uniwersytetu w Toronto. Wykazały one, iż prawie 60% z nich wykazuje obecność trzeciego składnika, co będzie pomocne w modelowaniu powstawania ciasnych układów podwójnych.

Zdjęcie wykonane przez zespół z Luther College ukazuje fragment M23 z zaznaczonymi na niej gwiazdami zmiennymi. LCV22 i LCV24 są ciasnymi układami zaćmieniowymi, zaś LCV15 jest układem zaćmieniowym z dużą separacją składników. Występuje w katalogu ASAS-3 pod numerem 17505-1851.7. LCV13, LCV20, LCV21 i LCV30 są długookresowymi gwiazdami pulsującymi.

Pozostałe nowoodkryte gwiazdy zmienne to długookresowe zmienne pulsujące o okresach od 50 do 500 dni. Gwiazdy te naprzemiennie rozszerzają się i kurczą, czemu towarzyszy istotna zmiana temperatury warstw powierzchniowych. Powoduje to wahania jasności najczęściej rzędu jednej wielkości gwiazdowej, czyli o czynnik 2.5 raza. Największa zaobserwowana zmiana wynosiła około 3 magnitudo. Dla porównania, Słońce zmienia swoją jasność w zakresie jednej dziesiątej procenta w ciągu wielu lat.

Dr Wes Lockwood z obserwatorium Lowella i jego współpracownicy zaobserwowali populację gwiazd podobnych do Słońca. Odkryli, że w ciągu dwóch dekad gwiazdy te zmieniały jasność o około 0.1% – to dwa razy tyle co Słońce w tym czasie. Naukowcy planują obserwacje tych samych obszarów przez kolejne lata. Jak twierdzi Wilkerson, “chcielibyśmy sprawdzić, czy odkryte zmienne wykazują jakieś zmiany maksymalnej i minimalnej jasności w dłuższym czasie, jak i potwierdzić zmienność kilku obecnych kandydatek na to miano. Interesuje nas wykrycie gwałtownych zmian jasności, spowodowanych np. przez flary, a także sprawdzenie, na ile stała jest jasność wszystkich gwiazd w polu“.

Zmiana natężenia światła jednej z gwiazd w rejonie M23 – LCV24. Jej okres zmian to 7.8879 godziny, a maksymalna różnica jasności to 0.11 magnitudo.

Prócz M23, każdego roku zespół astronomów obserwuje dwie inne otwarte gromady. Przez 5-7 miesięcy każda pogodna noc przeznaczana jest na obserwacje. Każdy nowy obszar zawiera tysiące gwiazd. Jak twierdzi Todd Brown, student biorący udział w projekcie, “mamy tak wiele gwiazd do zbadania, że coś niesamowitego musi się wśród nich znaleźć. To jest właśnie najbardziej ekscytujący aspekt badań. Wiemy, że badając niebo, wciąż możemy dowiedzieć się wiele o gwiazdach, którym jeszcze nikt uważnie się nie przyglądał“.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu