Nowa metoda badania otoczenia gwiazd

Wykres intensywności promieniowania w czasie (krzywa zmian blasku) gwiazdy EPIC 204278916. Gwiazda była obserwowana przez 78.8 dni co 29.4 minuty. Powyższy wykres przedstawia 15 dni i zmiany blasku o czynnik 2. Astronomowie wykorzystali teleskopy ALMA do odkrycia dysku okołogwiezdnego. Źródło: Scaringi et al. 2016

Aktualnie znamy około 2700 potwierdzonych planet pozasłonecznych odkrytych metodą tranzytowania (włącznie z planetami obserwowanymi przez teleskop Kepler). W ramach tej metody astronomowie obserwują krzywe zmian blasku gwiazdy (strumień względem czasu) i wyłapują delikatne spadki jasności gwiazdy, które mogą wskazywać na przejście planety pozasłonecznej na tle tarczy gwiazdy widzianej z Ziemi. Okres orbitalny egzoplanety można kreślić po zaobserwowaniu wielu tranzytów, a czas trwania i szczegóły spadku jasności pozwalają także zmierzyć rozmiar planety. Krzywe zmian blasku w rzeczywistości mówią nam wiele także o różnych procesach fizycznych zachodzących tak na powierzchni gwiazdy (np. plamy gwiazdowe) jak i w otoczeniu samych gwiazd. Okresowa zmienność obserwowanej intensywności promieniowania od dawna wykorzystywana jest do pomiarów okresu rotacji gwiazd.

Zmienność w przypadku młodych obiektów gwiazdowych (YSO, ang. young stellar object) związana jest także z obecnością dysków protoplanetarnych. Materia tworząca dysk może przesłaniać centralną gwiazdę, a bardzo zmienna akrecja materii na gwiazdę centralną także może prowadzić do zmian poziomu emisji układu. Zmienność YSO często charakteryzuje się różnymi okresami i symetriami, które mogą być związane z różnymi procesami zachodzącymi w otoczeniu gwiazdy, począwszy od komet krążących wokół gwiazdy do zmian w materii okołogwiezdnej przesłaniającej materię znajdującą się przy wewnętrznych krawędziach dysku widzianego od strony krawędzi.

Luca Ricci, astronom CfA wraz ze współpracownikami nieoczekiwanie zaobserwował takie zjawisko w krzywej blasku gwiazdy EPIC204278916 obserwowanej w ramach wydłużonej misji K2 teleskopu Kepler. Jej nieregularne spadki jasności wydają się być spowodowane właśnie takimi zjawiskami w otoczeniu gwiazdy. Przez dwadzieścia pięć dni promieniowanie emitowane przez tę młodą, gwiazdę klasy M o niskiej masie charakteryzowało się nietypowymi, znacznymi, nieregularnymi zmianami jasności dochodzącymi nawet do 65%.  Astronomowie wykorzystali sieć radioteleskopów ALMA, która pozwoliła im dostrzec dowody na obecność nachylonego dysku wokół gwiazdy, potwierdzając pierwotne podejrzenia. Po dokładnej analizie krzywej blasku naukowcy doszli do wniosku, że zgadza się ona z dyskiem wewnętrznym nachylonym o 57 stopni w stosunku do kierunku, z którego obserwujemy gwiazdę i zawierającym zagęszczenia materii podróżujące po orbitach kołowych; alternatywnym wytłumaczeniem może być grupa odłamków kometarnych poruszających się po wydłużonych orbitach. Przyszłe obserwacje pozwolą nam dokładniej określić charakter tych obiektów, jednak już teraz wiemy jak wiele informacji o układach gwiezdnych można uzyskać z krzywych zmian blasku.

Źródło: HS CfA