Binarni zvezdni sistemi so povsod. Sestavljajo ogromen odstotek vseh znanih sončnih sistemov: kolikor lahko povemo, ima približno polovica vseh Soncu podobnih zvezd dvojnega partnerja. Vendar jih še nismo imeli priložnosti podrobno preučiti. To se bo kmalu spremenilo. Uporaba podatkov Evropske vesoljske agencije Vesoljsko plovilo Gaia , je raziskovalna skupina pravkar sestavila velikansko nov katalog bližnjih binarnih zvezdnih sistemov in kaže, da jih vsaj 1,3 milijona obstaja v 3000 svetlobnih letih od Zemlje.
Ta podrobna raziskava naše lokalne galaktične soseske ponuja ogromen vzorec dvojnih zvezd, v katere se lahko raziskovalci poglobijo. Prejšnje raziskave dvojnih zvezd, kot sta kataloga Tycho in Hipparcos (ki sta bila sestavljena med letoma 1997 in 2002), so odkrile le okoli 13.000 seznanjenih zvezd. Velikost vzorca nove raziskave Gaia je 100-krat večja, kar bo astronomom omogočilo, da naredijo veliko natančnejše modele nastanka zvezdnega sistema.
Svetel sferični roj levo od galaktičnega središča na predstavitvi tega umetnika prikazuje 3000 svetlobnih let okoli Zemlje, ki so bili raziskani v novem katalogu dvojnih zvezd. Zasluge za slike: Kareem El-Badry/UC Berkeley in Jackie Faherty/AMNH
Potrditev obstoja binarnega sistema ni lahka naloga. Dve zvezdi, ki se iz naše perspektive zdita blizu ena drugi na nebu, sta lahko dejansko zelo oddaljeni druga od druge; le slučajno ležijo vzdolž podobne vidne črte.
Da bi ugotovili, ali so zvezde dejansko blizu ena drugi, se astronomi zanašajo na učinek paralakse: navidezno gibanje oddaljenega predmeta, ko se opazovalec spremeni. Z drugimi besedami, astronomi morajo oddaljene zvezde opazovati dvakrat, z dveh različnih položajev v Zemljini orbiti okoli Sonca. Zdi se, da se položaji zvezd na nebu spreminjajo iz ene perspektive v drugo. Če se zdi, da se zvezde, ki jih opazujemo, premikajo skupaj, so blizu; če ne, sta daleč narazen.
Ta GIF prikazuje paralakso s primerjavo dveh slik Proxime Centauri (najbližje zvezde našemu Soncu). Prva slika je bila posneta z Zemlje, druga pa iz New Horizons, zunaj Plutona. Iz primerjave je razvidno, da nam je Proxima Centauri veliko bližje kot zvezde ozadja, za katere se zdi, da se ne premikajo z njo. Zasluge: NASA/Laboratorij za uporabno fiziko Johnsa Hopkinsa/Jugozahodni raziskovalni inštitut/Observatorij Las Cumbres/Observatorij Siding Spring/Edward Gomez
Paralaksa je najbolj uporabna za merjenje bližnjih zvezd. Več kot 3000 svetlobnih let od Zemlje je navidezno gibanje preprosto premajhno, da bi ga lahko natančno izmerili. Zato se ta novi katalog osredotoča na bližnje binarne sisteme in ne na oddaljene.
Raziskovalci – Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix in Tyler M. Heintz – upajo, da bo novi nabor podatkov astronomom zagotovil veliko novih raziskovalnih priložnosti. Ekipa se še posebej zanima za preučevanje binarnih parov, ki vključujejo bele pritlikavke (stare zvezde v zadnji fazi evolucije). Beli palčki v svojem jedru ne povzročajo več fuzijskih reakcij, kar pomeni, da se sčasoma počasi ohlajajo z merljivo hitrostjo. Tako je mogoče oceniti starost belih pritlikavk, medtem ko je zvezde glavnega zaporedja (zvezde srednjih let, kot je naše Sonce) veliko težje datirati.
Tu postane koristno preučevanje binarnih sistemov. Kot pojasnjujejo raziskovalci, zvezde v binarnih parih običajno nastanejo hkrati s svojimi partnerji. Obe zvezdi sta se rodili »iz istega plinskega oblaka in od takrat krožita druga drugo. Tako imajo v bistvu enako starost, začetno sestavo in razdaljo, vendar na splošno različne mase in občasno različne evolucijske faze. Posledično, če lahko datirate eno zvezdo v paru (ker je na primer bela pritlikavka), potem poznate tudi starost druge zvezde po asociaciji, tudi če je to (običajno nedatljivo) glavno zaporedje zvezda.
V novem katalogu je 15.982 teh dvojčkov belih pritlikavk/glavnega zaporedja – velika velikost vzorca, ki presega vse, kar je bilo na voljo prej, in bo astronomom omogočil boljše razumevanje zgodovine, starosti in razvoja bližnjih Soncu podobnih zvezd.
Podatki prinašajo tudi nekaj presenečenj. Eno najbolj nenavadnih odkritij doslej je, da so dvojne zvezde ponavadi enake mase kot njihovi partnerji.
'To je res čudno,' je rekel El-Badry , 'ker je večina teh ločenih s stotinami ali tisoči AU, zato so tako daleč narazen, da bi morale biti po običajnih teorijah nastajanja zvezd njihove mase naključne. Toda podatki govorijo drugačno zgodbo: vedo nekaj o množici svojih tovarišev.'
El-Badry meni, da je najboljša razlaga za ta pojav ta, da so se zvezde morale oblikovati blizu ena drugi in jih kasneje razbiti gravitacijski vlek drugih zvezd in predmetov, ki gredo skozi sistem.
Zagotovo se bo pojavilo še več presenečenj, ko bodo astronomi kopali po novem katalogu. Pravkar smo začeli načrtovati sestavo naše lokalne galaktične soseske. Binarni sistemi ponujajo nova orodja za karakterizacijo naše okolice in v kombinaciji z našim širšim znanjem o vrstah zvezd, plinskih oblakih in eksoplanetih nam bodo binarni zvezdni sistemi pomagali razumeti naše mesto v galaksiji bolje kot kdaj koli prej.
Nauči se več:
- Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Tyler M Heintz. 'Milijon binarnih datotek iz Gaia eDR3: izbira vzorca in potrditev negotovosti Gaia paralakse.' Mesečna obvestila Kraljevega astronomskega društva, 2021.
- Robert Sanders, 'Binarne zvezde so povsod okoli nas, kaže nov zemljevid sončne soseske.' Berkeley News.
Umetnikova upodobitev milijonov dvojnih zvezd, opaženih v soseščini Zemlje. Zasluge: videoposnetek UC Berkeley Roxanne Makasdjian, ki temelji na animaciji Jackie Faherty, AMNH in podatkih Kareema El-Badryja.
