Binární hvězdné systémy jsou všude. Tvoří obrovské procento všech známých slunečních soustav: z toho, co můžeme říci, asi polovina všech hvězd podobných Slunci má binárního partnera. Ale ještě jsme neměli možnost je podrobně prostudovat. To se brzy změní. S využitím dat Evropské vesmírné agentury Kosmická loď Gaia , výzkumný tým právě sestavil gigantický nový katalog blízkých dvojhvězdných soustav a ukazuje, že v okruhu 3000 světelných let od Země jich existuje nejméně 1,3 milionu.
Tento podrobný průzkum našeho místního galaktického sousedství nabízí výzkumníkům obrovský vzorek dvojhvězd, do kterých se mohou ponořit. Předchozí průzkumy dvojhvězd, jako jsou katalogy Tycho a Hipparcos (které byly sestaveny v letech 1997 až 2002), nalezly pouze asi 13 000 párových hvězd. Velikost vzorku nového průzkumu Gaia je 100krát větší, což astronomům umožní vytvářet mnohem přesnější modely formování hvězdného systému.
Jasný sférický roj nalevo od galaktického středu v zobrazení tohoto umělce ukazuje 3000 světelných let kolem Země zkoumané v novém katalogu dvojhvězd. Obrazový kredit: Kareem El-Badry / UC Berkeley a Jackie Faherty / AMNH
Potvrzení existence binárního systému není snadný úkol. Dvě hvězdy, které se z naší perspektivy objevují na obloze blízko sebe, mohou být ve skutečnosti od sebe velmi vzdálené; jen náhodou leží podél podobné linie pohledu.
Aby astronomové zjistili, zda jsou hvězdy skutečně blízko sebe, spoléhají se na efekt paralaxy: zdánlivý pohyb vzdáleného objektu, když se mění úhel pohledu pozorovatele. Jinými slovy, astronomové potřebují pozorovat vzdálené hvězdy dvakrát, ze dvou různých pozic na oběžné dráze Země kolem Slunce. Zdá se, že pozice hvězd na obloze se mění z jedné perspektivy do druhé. Pokud se zdá, že se pozorované hvězdy pohybují společně, jsou blízko; pokud ne, jsou daleko od sebe.
Tento GIF demonstruje paralaxu porovnáním dvou snímků Proximy Centauri (nejbližší hvězdy k našemu Slunci). První snímek byl pořízen ze Země, druhý z New Horizons, za Plutem. Z porovnání je zřejmé, že Proxima Centauri je nám mnohem blíže než hvězdy v pozadí, které s ní zřejmě nepohybují. Poděkování: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Las Cumbres Observatory/Siding Spring Observatory/Edward Gomez
Paralaxa je nejužitečnější pro měření blízkých hvězd. Za asi 3000 světelných let od Země je zdánlivý pohyb příliš malý na to, aby se dal přesně změřit. Proto se tento nový katalog zaměřuje spíše na blízké binární systémy než na vzdálené.
Výzkumníci – Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix a Tyler M. Heintz – doufají, že nový soubor dat poskytne astronomům množství nových výzkumných příležitostí. Tým se zvláště zajímá o studium binárních párů, které zahrnují bílé trpaslíky (staré hvězdy v závěrečné fázi vývoje). Bílí trpaslíci již ve svém jádru nevytvářejí fúzní reakce, což znamená, že se v průběhu času pomalu ochlazují měřitelnou rychlostí. To umožňuje odhadnout věk bílých trpaslíků, zatímco hvězdy hlavní posloupnosti (hvězdy středního věku jako naše Slunce) je mnohem těžší datovat.
To je místo, kde se studium binárních systémů stává užitečným. Jak vědci vysvětlují, hvězdy v binárních párech obvykle vznikají ve stejnou dobu jako jejich partneři. Obě hvězdy se zrodily „ze stejného oblaku plynu a od té doby kolem sebe obíhají. Mají tedy v podstatě stejný věk, počáteční složení a vzdálenost, ale obecně různé hmotnosti a příležitostně různé evoluční fáze. Výsledkem je, že pokud můžete datovat jednu hvězdu v páru (protože je to například bílý trpaslík), pak také znáte věk druhé hvězdy podle asociace, i když se jedná o (normálně nedatovatelnou) hlavní sekvenci. hvězda.
V novém katalogu je 15 982 těchto dvojhvězd bílého trpaslíka/hlavní posloupnosti – obrovská velikost vzorku, která přesahuje cokoli dříve dostupného, a astronomům to umožní lépe porozumět historii, stáří a vývoji blízkých hvězd podobných Slunci.
Data také přinášejí některá překvapení. Jedním z dosud nejpodivnějších objevů je, že dvojhvězdy mívají stejnou hmotnost jako jejich partneři.
'To je opravdu divné,' řekl El-Badry , „protože většina z nich je oddělena stovkami nebo tisíci AU, takže jsou od sebe tak daleko, že podle konvenčních teorií vzniku hvězd by jejich hmotnosti měly být náhodné. Ale data vyprávějí jiný příběh: vědí něco o masách svých společníků.'
El-Badry si myslí, že nejlepším vysvětlením tohoto jevu je to, že hvězdy musely vzniknout blízko sebe a později byly rozhozeny gravitační silou jiných hvězd a objektů procházejících systémem.
Další překvapení se jistě objeví, když se astronomové prohrabou v novém katalogu. Právě jsme začali mapovat složení naší místní galaktické čtvrti. Binární systémy nabízejí nové nástroje k charakterizaci našeho okolí a v kombinaci s našimi rozšiřujícími se znalostmi o typech hvězd, plynových mračnech a exoplanetách nám binární hvězdné systémy pomohou pochopit naše místo v galaxii lépe než kdy předtím.
Další informace:
- Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Tyler M Heintz. 'Milion binárních souborů z Gaia eDR3: výběr vzorků a ověření nejistot paralaxy Gaia.' Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, 2021.
- Robert Sanders, 'Binární hvězdy jsou všude kolem nás, ukazuje nová mapa slunečních sousedství.' Berkeley News.
Umělcovo ztvárnění milionů dvojhvězd pozorovaných v sousedství Země. Kredit: Video UC Berkeley od Roxanne Makasdjian, založené na animaci Jackieho Fahertyho, AMNH, a na datech Kareema El-Badryho.
