Astronomowie rozwiązują tajemnicę pewnego białego karła

Źródło: U.S. Naval Observatory

Najnowsze obserwacje układu podwójnego 40 Eridani BC składającego się z białego i czerwonego karła, przeprowadzone przez astronomów z U.S. Naval Observatory (USNO) pozwoliły na ustalenie nowych, ostatecznych wartości okresu orbitalnego i masy komponentów tej interesującej, gwiezdnej pary. Artykuł opisujący obserwacje i ich wyniki autorstwa dr Briana Masona, dr Billa Hartkopfa oraz Korie Miles został zaakceptowany do publikacji w periodyku Astronomical Journal.

40 Eridani BC to dobrze znany układ podwójny obserwowany przez wielu astronomów od czasu, kiedy jego właściwości zostały po raz pierwszy zmierzone przez Williama Ruttera Dawesa w 1867 roku. Para gwiazd oddalona jest od nas o 16 lat świetlnych i jest łatwa do zaobserwowania za pomocą teleskopów amatorskich. Pomiar okresu orbitalnego składników układu wokół środka masy układu oraz znajomość ich odległości umożliwia astronomom obliczenie ich łącznej masy. Wraz ze zbieraniem kolejnych obserwacji układu na przestrzeni dziesięcioleci, obliczano kolejne elementy orbit obu gwiazd, co pozwoliło na pierwsze szacunki masy układu. Szybko jednak okazało się, że 40 Eridani BC to układ dość nietypowy.

Po połączeniu obliczonych orbit z danymi spektrograficznymi ustalono, że jaśniejszy komponent to biały karzeł, pozostałość po gwieździe, która uległa kolapsowi po wyczerpaniu paliwa jądrowego. Ciemniejszy składnik natomiast to czerwony karzeł – ciemna, mało masywna gwiazda, która będzie delikatnie świeciła przez setki miliardów lat. Podczas gdy czerwone karły mogą należeć do najpowszechniejszych gwiazd w naszej galaktyce, białe karły są stosunkowo rzadkie. 40 Eridani B to drugi pod względem jasności wśród znanych białych karłów i jednocześnie jedyny łatwo dostrzegalny za pomocą teleskopów amatorskich. To także pierwszy biały karzeł, którego masę mierzono przy wykorzystaniu techniki pomiaru redshiftu grawitacyjnego charakteryzującego bardzo gęste obiekty.

Wykorzystując technikę zwaną interferometrią plamkową dr Mason wraz ze swoimi współpracownikami obserwował 40 Eridani BC na przestrzeni sześciu nocy na początku 2017 roku za pomocą 26-calowego refraktora „Great Equatorial” zakupionego w 1873 roku. Soczewkę tego teleskopu wykorzystywał Asaph Hall do odkrycia księżyców Marsa – Fobosa i Deimosa w 1877 roku. Zainstalowany w obecnej lokalizacji w 1893 roku teleskop wykorzystywany jest od tego czasu do pomiarów gwiazd podwójnych.

Wcześniejsze obliczenia orbit dla 40 Eridani BC prowadziły do różnych wyników w zakresie masy białego karła w zależności od tego czy określana była ona na podstawie ruchu po orbicie czy redshiftu grawitacyjnego.

„Z uwagi na długie okresy większości optycznych układów podwójnych i zrozumiałego braku cierpliwości osób je liczących”, mówi dr Mason, „orbity często obliczane są wtedy kiedy ‚mogą’, a nie wtedy kiedy ‚powinny'”.

Nowe obserwacje przeprowadzone przez Mason et al. oraz obserwacje archiwalne pozwalają na obliczenie nowych orbit bez rozbieżności. Najnowsze obserwacje wskazują, że komponenty układu 40 Eridani BC okrążają się z okresem 230,29 +/- 0,68 lat, czyli 20 lat krótszym niż wskazywały wcześniejsze obliczenia. Masa białego karła oszacowana została na 0,573 +/- 0,018 masy Słońca czyli 0,15 masy Słońca więcej niż wskazywały wcześniejsze szacunki, co jest wartością bliższą wynikom uzyskiwanym poprzez pomiar redshiftu grawitacyjnego.

Dr Mason podsumowuje: „Teraz kiedy masa obliczona z orbity zgadza się z masą obliczoną na podstawie redshiftu grawitacyjnego, problem znika i nie ma już potrzeby tworzenia bardziej egzotycznych rozwiązań tego problemu. Cierpliwość jest cnotą”.

Źródło: U.S. Naval Observatory

  • Wojciech Bartkowski

    Jesteście pewni, że ten teleskop działał już w latach XIX wieku?
    Myślałem, że w latach 1800-tnych nikt nawet nie myślał o podwójnych gwiazdach…

    • Major Bień

      28-calowy refraktor Great Equatorial został ukończony w 1893. Został zbudowany do badań systemów gwiazd podwójnych i pozostał w użyciu do końca lat 60. XX wieku. Dzięki późniejszym unowocześnienim nadal działa jako doskonała pomoc przy obserwowaniu nocnego nieba.
      Ale powstał jako zamiennik dla refraktora 12.8-calowego, który został zdemontowany w 1891 roku i był znany pod tą samą nazwą (używany już od 1860 roku). W późniejszych latach, dla jasności, ta konretna nazwa teleskopu była przypisywana nowszemu 28-calowemu refraktorowi.