Астрономи задокументували зліт і падіння у рідко спостережуваному зоряному танці

Сонце — єдина зірка в нашій системі. Але багато точок світла на нашому нічному небі не такі самотні. За певними оцінками, понад три чверті всіх зірок існують у вигляді бінарів — з одним компаньйоном — або у ще більш складних стосунках. Зірки, розташовані у тісній близькості, можуть драматично впливати на своїх сусідок. Вони можуть позбавляти матеріалу одна в одної, зливатися або спотворювати рухи одна одної у космосі.

Й іноді ці зміни розгортаються протягом кількох поколінь, розповідають у Вашингтонському університеті.

Саме це виявила команда астрономів зі вказаного вишу, Університету Західного Вашингтона та Каліфорнійського університету в Ірвіні, проаналізувавши більше 125 років астрономічних спостережень неподалік розташованого зоряного бінара під назвою “HS Hydrae”. Ця система відома як затемнювальний бінар: із Землі здається, що дві зірки проходять одна над одною — або затемнюють одна одну — коли вони обертаються навколо спільного центру мас. Затемнення призводять до періодичного зменшення кількості світла, випромінюваного бінаром.

11 січня на 237-му засіданні Американського астрономічного товариства команда повідомила про більш, ніж столітні зміни у затемненнях зірок в HS Hydrae. Століття тому ці дві зірки почали затемнюватися в невеликих кількостях, збільшуючись до майже повного затемнення до 1960-х років. Потім ступінь затемнення різко впала протягом півтора століття і припиниться приблизно в лютому 2021 року.

“Існує історичний запис спостережень за HS Hydrae, який по суті охоплює сучасну астрономію — починаючи з фотопластин наприкінці 19 століття і закінчуючи супутниковими знімками, зробленими в 2019 році. Занурившись у ці записи, ми задокументували повний злет і падіння цього рідкісного типу затемнювальних бінарів”, - сказав керівник групи Джеймс Девенпорт, доцент кафедри астрономії Вашингтонського університету та заступник директора Інституту DIRAC Вашингтонського університету.

Затемнення двох зірок, що входять до складу HS Hydrae, змінюються, оскільки інше тіло — швидше за все, третя, непомічена зірка-компаньйон — змінює орієнтацію бінара відносно Землі. Такі системи, як ця, називаються еволюціонуючими затемнювальними бінарами, і, за словами Давенпорта, вони рідкісні — на сьогодні їх відомо лише близько дюжини. Ідентифікація цього типу бінарна потребує багаточисельних спостережень для пошуку довгострокових змін ступеня затемнення, що вказувало б на те, що орієнтація бінара змінюється з часом.

HS Hydrae має такий спостережний рекорд, оскільки, знаходячись на відстані 342 світлові роки від нас, вона є є відносно близькою і яскравою системою, а дві зірки обертаються одна навколо іншої кожні 1,5 дня. Вчені вперше повідомили, що HS Hydrae була затемнювальним бінаром у 1965 році. У статті 2012 року астрономи зі Швейцарії та Чехії повідомили, що величина затемнення у HS Hydrae зменшилася з 1975 по 2008 рік, вказуючи на те, що дві зірки затемнюються все менше і менше з часом. Ця команда також передбачила, що затемнення закінчаться приблизно в 2022 році.

Девенпорт та його команда взялися за HS Hydrae, використовуючи спостереження за системою, зроблені в 2019 році Супутником огляду транзитів екзопланет (TESS) НАСА. Вони побачили падіння в світлі від HS Hydrae лише на величину в 0,0075 — ознака того, що дві зірки ледве закривають одна одну під час затемнень. Для порівняння: у затемненнях у 1975 році спостерігалося падіння на величину більшу, ніж на 0,5.

“П’ятдесят років тому ці дві зірки майже повністю затемнювали одна одну. На початку XXI століття ступінь затемнення становила близько 10%, і в останніх спостереженнях від 2019 року вони ледве перекривалися”, - сказав Давенпорт.

Отримавши ці нові дані, команда тепер прогнозує, що затемнення HS Hydrae припиняться приблизно в лютому 2021 року.

Спостереження з 1960-х по 2019 рік каталогізують занепад HS Hydrae як еволюціонуючий затьмарювальний бінар. Але Девенпорт та його команда також виявили докази його підйому. “Цифровий доступ до небесного століття в Гарварді”, або DASCH, являє собою цифровий каталог фотометричних даних, взятих з астрофотографічних пластин Гарвардського університету за більш ніж столітній період. Команда видобула потрібний запис і знайшла спостереження за HS Hydrae з 1893 по 1955 роки, які вони могли проаналізувати для пошуку ознак затемнення.

Дослідники розподілили спостереження DASCH за HS Hydrae за десятиліттями. З кінця 19 століття до бурхливих 20-х років HS Hydrae не показував помітного затемнення. Але все почало змінюватися у 1930-х роках, коли вони виміряли помірне падіння яскравості на величину 0,1. Ступінь затемнення зростала протягом 1940-х років і досягла максимуму в 1950-х роках із падінням яскравості на 0,5 величини.

Ґрунтуючись на цій 126-річній історії спостережень за HS Hydrae, команда прогнозує, що система знову почне затемнюватися приблизно в 2195 році. Але припускається, що третій супутник — який, як передбачили інші команди, є маленькою тьмяною зіркою М-карликом — продовжує поводитися так, як і дотепер.

“Ми не дізнаємося напевно, якщо не продовжуватимемо пошуки”, - каже Девенпорт. “Найкраще, що ми можемо сказати зараз, це те, що HS Hydrae постійно змінюється протягом розвитку сучасної астрономії”.

Такі місії, як TESS, швидше за все, виявлять більше еволюціонуючих затемнювальних бінарів в найближчі роки. Це має відкрити для астрономів нові можливості зрозуміти, як будуються зоряні системи, а також як вони змінюються з часом — будь то клопіткі, динамічні системи, такі як HS Hydrae, або більш тихі системи, такі як наша.

Читайте ще цікаві новини про космос.