Nowe oblicze pulsujących gwiazd. Odkrycie pod kierunkiem astronomów CAMK

Gwiazdy pulsujące są typem gwiazd zmiennych fizycznie - czyli takich, które w wyraźny sposób podlegają zmianom swojej jasności na skutek procesów zachodzących w ich obrębie lub otaczającym układzie odniesienia. Rytmiczne pulsacje powierzchni gwiazdy występują zarówno u młodych, jak i bardziej wiekowych gwiazd. Mogą charakteryzować się rozmaitymi okresami zmienności, szerokim zakresem amplitud oraz różnym podłożem ich występowania.

Wszystkie znane do tej pory gwiazdy pulsujące miały jednak pewną cechę wspólną: oscylacje były zawsze widoczne w obrębie całej gwiazdy. Tymczasem okazuje się, że może istnieć gwiazda, która wykazuje pulsowanie w konkretnym, skupionym wycinku swojej struktury, na jednej ze swoich półkul. Taki właśnie przypadek - zaobserwowany i zidentyfikowany po raz pierwszy w historii - opisano w najnowszym wydaniu magazynu „Nature Astronomy”. Rozpoznana gwiazda znajduje się w odległości ponad 1500 lat świetlnych od Ziemi, poruszając się w układzie podwójnym z czerwonym karłem, który poprzez swoje bliskie położenie i wyraźniejsze oddziaływanie grawitacyjne, zniekształca oscylacje we wnętrzu swojej "towarzyszki".

Głównym autorem publikacji jest prof. Gerald Handler z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie (CAMK PAN). Wśród współautorów jest także mgr Paulina Sowicka, doktorantka w CAMK PAN. Poza nimi, swój udział w badania mieli również m.in. naukowcy z amerykańskiego MIT i obserwatorium astronomicznego La Palma na Wyspach Kanaryjskich.

Możliwość istnienia gwiazd pulsujących, w których na pulsacje ma wpływ druga gwiazda z układu podwójnego, była rozważane teoretycznie już w latach 40. ubiegłego wieku. Od około 30 lat przewidywano, że oś pulsacji gwiazdy może być przemieszczana przez siły pływowe. Do tej pory nie było jednak dowodu obserwacyjnego, że takie obiekty faktycznie istnieją.

Zawodowym astronomom w badaniach pomogli amatorzy astronomii, sprawdzając wielkie ilości danych zebranych przez działający w kosmosie teleskop egzoplanetarny TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS). Ich wkład dotyczył wstępnego zasygnalizowania obecności ciekawych zjawisk, które mogą być potencjalnie interesujące pod kątem dalszego fachowego badania.

W tym przypadku niezwykłym obiektem okazała się gwiazda HD 74423, która jest układem podwójnym z okresem orbitalnym poniżej dwóch dni. Tak duża bliskość dwóch gwiazd powoduje, że ich przyciąganie grawitacyjnie wzajemnie deformuje gwiazdy, przez co kształtem przypominają łzę.

W danych fotometrycznych z satelity TESS naukowcy mogli obserwować zarówno zmiany jasności wynikające z odkształcenia grawitacyjnego gwiazdy, jak i z pulsacji. W trakcie obserwacji okazało się, że amplituda pulsacji bardzo mocno zależy od kąta, pod którym obserwowana jest gwiazda (a tym samym jej orientacji w układzie podwójnym). Naukowcy wskazują, że oznacza to, iż amplituda pulsacji zmienia się z okresem równym okresowi orbitalnemu układu podwójnego.

Paulina Sowicka tłumaczy, że gdy gwiazdy podwójne krążą wokół siebie, to widzimy różne części gwiazdy pulsującej – czasami jej powierzchnię skierowaną w stronę towarzysza, a czasami tę zewnętrzną. Dzięki temu astronomowie byli pewni, że pulsacje zostały wykryte tylko po jednej stronie gwiazdy, a obserwowane zmiany pojawiały się w momencie, gdy ta sama półkula gwiazdy była skierowana w stronę teleskopu.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl