eso1046is — Fréttatilkynning

Ráðgáta um sveiflustjörnur leyst

24. nóvember 2010

Alþjóðlegum hópi stjarnfræðinga hefur tekist að leysa ráðgátu um sefíta, sem er tegund sveiflustjörnu, sem hvílt hefur á stjarnvísindamönnum í áratugi. Stjörnufræðingarnir fundu í fyrsta sinn sefíta í sjaldgæfu myrkvatvístirnakerfi sem gerði þeim kleift að mæla massa sefítsins með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Hingað til hafa spár um massa sefíta verið gerðar út frá tveimur kenningum, annars vegar um sveiflur stjarna og hins vegar þróun stjarna, sem gefa ólíkar niðurstöður. Nýju niðurstöðurnar sýna að kenningin um sveiflur stjarna kemur heim og saman við mælingarnar en kenningin um þróun stjarna ekki.

Það var hópur stjarnvísindamanna undir forystu Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi) sem komst að þessari niðurstöðu. Greint er frá henni í tímaritinu Nature sem kom út 25. nóvember 2010.

„Okkur tókst að mæla massa sefíta með meiri nákvæmni en áður hefur verið gert með HARPS litrófsritann á 3,6 metra sjónauka ESO í stjörnustöðinni í La Silla í Chile og öðrum sjónaukum“ segir Grzegorz Pietrzyński um þessar merku niðurstöður. „Þessar nýju niðurstöður gera okkur kleift að sjá strax hvor kenningin spáir rétt fyrir um massa sefíta.“

Sefítar eru óstöðugar stjörnur, svonefndar sveiflustjörnur eða breytistjörnur, sem eru mun stærri og miklu bjartari en sólin okkar [1]. Þær þenjast út og dragast saman með lotubundnum hætti og stendur hver lota yfir í nokkra daga upp í mánuði. Lotan er lengri hjá björtustu stjörnunum en skemmri hjá daufari stjörnum. Þetta samband er mjög nákvæmt og veldur því að mælingar á sefítum er ein mikilvægasta aðferðin sem við höfum til að mæla nákvæmlega fjarlægðir til nálægra vetrarbrauta og kortleggja alheiminn [2].

Því miður er skilningur okkar á sefítum takmarkaður þrátt fyrir mikilvægi þeirra. Spár um massa sefíta út frá kenningum um sveiflustjörnur gerðu ráð fyrir um 20-30% minni massa en spár kenninga um þróun stjarna. Stjörnufræðingum hefur þótt þessi mismunur heldur óþægilegur og vitað af honum frá sjötta áratug síðustu aldar.

Til að leysa ráðgátuna urðu stjörnufræðingar að finna sefíta í tvístirnakerfi sem er í sjónlínu við jörðina. Slík kerfi nefnast myrkvatvístirni því þegar önnur stjarnan gengur fram og aftur fyrir hina stjörnuna minnkar birta kerfisins í heild. Stjörnufræðingar geta reiknað út massa stjarna í slíkum tvístirnakerfum með mikilli nákvæmni [3]. Því miður eru hvorki sefítar né myrkvatvístirni mjög algeng fyrirbæri svo harla litlar líkur eru að finna svo óvenjulegt tvístirni. Í Vetrarbrautinni okkar eru engin slík kerfi þekkt.

Wolfgang Gieren, annar meðlimur í rannsóknahópnum, segir: „Við fundum nýlega tvístirnakerfið sem við óskuðum eftir í Stóra-Magellanskýinu. Þar er sefíti með 3,8 daga sveiflutíma. Hin stjarnan er örlítið stærri og kaldari en stjörnurnar hringsóla hvor um aðra á 310 dögum. Við staðfestum strax að um tvístirni væri að ræða þegar gögn bárust frá HARPS litrófsritanum á La Silla.“

Rannsóknahópurinn mældi nákvæmlega birtubreytingar tvístirnisins, sem heitir OGLE-LMC-CEP0227 [4], þegar stjörnurnar huldu hvor aðra. Hópurinn notaði líka HARPS og aðra litrófsrita til að mæla hreyfingu stjarnanna í átt til og frá jörðinni – bæði brautarhreyfingu beggja stjarna og útþenslu og samdrátt sefítans.

Þessar hárnákvæmu mælingar gerðu athugendum kleift að reikna út fjarlægðina milli stjarnanna, stærð þeirra og massa mjög nákvæmlega – mun betur en áður til í tilviki sefíta. Við þekkjum nú massa sefítsins með um 1% nákvæmni og kemur hann heim og saman við spár kenningarinnar um sveiflur stjarna. Um leið var sýnt fram á að hærra gildið á massanum, það sem kenningin um þróun stjarna spáði fyrir um, er rangt.

Þetta stórbætta mat á massanum er aðeins ein útkoma af mörgum úr þessum athugunum. Hópurinn vonast til að finna fleiri dæmi um svipuð tvístirnakerfi og nýta aðferðina betur. Þeir telja að út frá slíkum tvístirnakerfum verði að lokum hægt að mæla fjarlægðina til Stóra-Magellanskýsins með um 1% nákvæmni. Það yrði geysimikilvægt skref í að bæta fjarlægðarstigann.

Skýringar

[1] Fyrstu sefítarnir uppgötvuðust á 18. öld. Þeir björtustu sjást leikandi með berum augum breyta birtu sinni milli nátta. Sefítar eru nefndir eftir stjörnunni Delta Cephei í stjörnumerkinu Sefeusi. Árið 1784 tók Englendingurinn John Goodricke fyrstur manna eftir því að sú stjarna breytti birtu sinni. Goodricke tókst líka fyrstur að útskýra ljóssveiflur annarrar tegundar breytistjarna, myrkvatvístirna. Í þeim tilfellum eru tvær stjörnur á braut um hvor aðra og hylja hvor aðra til skiptis svo heildarbirta kerfisins minnkar tímabundið. Kerfið sem hér var til athugunar er afar sjaldgæft enda samanstendur það bæði af sefíta og myrkvatvístirni. Sefítar eru massamiklar stjörnur, frábrugðnar svipuðum en massaminni sveiflustjörnum því þróunarsaga þeirra er ólík.

[2] Árið 1908 uppgötvaði Henrietta Leavitt sveiflulýsilögmálið fyrir sefíta. Þetta lögmál notaði Edwin Hubble til að reikna út fjarlægðir til þeirra fyrirbæra sem við vitum nú að eru aðrar vetrarbrautir. Nýlega voru Hubble geimsjónaukinn og VLT sjónaukar ESO á Paranal notaðir til mælinga á sefítum. Þessar mælingar eru hinar nákvæmustu sem gerðar hafa verið á fjarlægðum margra nálægra vetrarbrauta.

[3] Stjörnufræðingar geta mælt massa stjarna með mikilli nákvæmni ef báðar stjörnurnar eru álíka bjartar. Þá sjást litrófslínur beggja stjarna í litrófum þeirra, eins og í þessu tilviki.

[4] Stjarnan heitir OGLE-LMC-CEP0227 því hér er um að ræða breytistjörnu (CEP0227) sem fannst í Stóra-Magellanskýinu (LMC) í OGLE örlinsuverkefninu. Nánari upplýsingar um OGLE eru hér http://ogle.astrouw.edu.pl/.

Frekari upplýsingar

Sagt er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í grein sem birt var í Nature tímaritinu 25. nóvember 2010.

Í rannsóknahópnum eru G. Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. B. Thompson (Carnegie Observatories í Bandaríkjunum), W. Gieren (Universidad de Concepción í Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción í Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita’ di Roma á Ítalíu), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) og B. Pilecki (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi).

ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: saevar@stjornuskodun.is

Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Sími: +56 41 220 7268
Farsími: +56 9 6245 4545
Tölvupóstur: pietrzyn@astrouw.edu.pl

Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Sími: +56 41 220 3103
Farsími: +56 9 8242 8925
Tölvupóstur: wgieren@astro-udec.cl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1046.
Bookmark and Share

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1046is
Facility:ESO 3.6-metre telescope
Science data:2010Natur.468..542P

Myndir

Artist’s impression of the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
Artist’s impression of the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
texti aðeins á ensku
Wide-field view of part of the Large Magellanic Cloud and the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
Wide-field view of part of the Large Magellanic Cloud and the remarkable double star OGLE-LMC-CEP0227
texti aðeins á ensku

Sjá einnig