Ráðgáta um sveiflustjörnur leyst
Sævar Helgi Bragason
24. nóv. 2010
Fréttir
Stjörnufræðingum hefur loks tekist að leysa ráðgátu um massa sefíta, sem er mikilvæg tegund sveiflustjörnu.
Alþjóðlegum hópi stjarnfræðinga hefur tekist að leysa ráðgátu um sefíta, tegund sveiflustjörnu, sem hvílt hefur á stjarnvísindamönnum í áratugi. Stjörnufræðingarnir fundu í fyrsta sinn sefíta í sjaldgæfu myrkatvístirnakerfi sem gerði þeim kleift að mæla massa sefítsins með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Hingað til hafa spár um massa sefíta verið gerðar eftir tveimur ólíkum tilgátum, annars vegar um sveiflur stjarna og hins vegar þróun stjarna, sem gefa ólíkar niðurstöður. Nýju niðurstöðurnar sýna að tilgátan um sveiflur stjarna kemur heim og saman við mælingarnar en tilgátan um þróun stjarna ekki.
Það var hópur stjarnvísindamanna undir forystu Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi) sem komst að þessari niðurstöðu. Greint er frá henni í tímaritinu Nature sem kom út 25. nóvember 2010.
„Okkur tókst að mæla massa sefíta með meiri nákvæmni en áður hefur verið gert með HARPS litrófsritanum á 3,6 metra sjónauka ESO í stjörnustöðinni í La Silla í Chile og öðrum sjónaukum“ segir Grzegorz Pietrzyński um þessar merku niðurstöður. „Þessar nýju niðurstöður gera okkur kleift að sjá strax hvor tilgátan spáir rétt fyrir um massa sefíta.“
Sefítar eru óstöðugar stjörnur, svonefndar sveiflustjörnur eða breytistjörnur sem eru mun stærri og miklu bjartari en sólin okkar [1]. Þær þenjast út og dragast saman með lotubundnum hætti og stendur hver lota yfir í nokkra daga upp í mánuði. Lotan er lengri hjá björtustu stjörnunum en skemmri hjá daufari stjörnum. Þetta samband er mjög nákvæmt og því eru mælingar á sefítum er ein mikilvægasta aðferðin sem við höfum til að mæla nákvæmlega fjarlægðir til nálægra vetrarbrauta og kortleggja alheiminn [2].
Því miður er skilningur okkar á sefítum takmarkaður þrátt fyrir mikilvægi þeirra. Spár um massa sefíta út frá kenningum um sveiflustjörnur gerðu ráð fyrir um 20–30% minni massa en spár kenninga um þróun stjarna. Stjörnufræðingum hefur þótt þessi mismunur heldur óþægilegur og vitað af honum frá sjötta áratug síðustu aldar.
Til að leysa ráðgátuna urðu stjörnufræðingar að finna sefíta í tvístirnakerfi sem er í sjónlínu við jörðina. Slík kerfi nefnast myrkvatvístirni því þegar önnur stjarnan gengur fram og aftur fyrir hina stjörnuna minnkar birta kerfisins í heild. Stjörnufræðingar geta reiknað út massa stjarna í slíkum tvístirnakerfum með mikilli nákvæmni [3]. Því miður eru hvorki sefítar né myrkvatvístirni mjög algeng fyrirbæri svo harla litlar líkur eru að finna svo óvenjulegt tvístirni. Í Vetrarbrautinni okkar eru engin slík kerfi þekkt.
Wolfgang Gieren, annar meðlimur í rannsóknahópnum segir: „Við fundum nýlega tvístirnakerfið sem við óskuðum eftir í Stóra-Magellanskýinu. Þar er sefíti með 3,8 daga sveiflutíma. Hin stjarnan er örlítið stærri og kaldari en stjörnurnar snúast hvor um aðra á 310 dögum. Við staðfestum strax að um tvístirni væri að ræða þegar gögn bárust frá HARPS litrófsritanum á La Silla.“
Rannsóknahópurinn mældi nákvæmlega birtubreytingar tvístirnisins, sem heitir OGLE-LMC-CEP0227 [4], þegar stjörnurnar huldu hvor aðra. Hópurinn notaði líka HARPS og aðra litrófsrita til að mæla hreyfingu stjarnanna í átt til og frá jörðinni – bæði brautarhreyfingu beggja stjarna og útþenslu og samdrátt sefítans.
Þessar hárnákvæmu mælingar gerðu athugendum kleift að reikna út fjarlægðina milli stjarnanna, stærð þeirra og massa mjög nákvæmlega – mun betur en áður til í tilviki sefíta. Við þekkjum nú massa sefítsins með um 1% nákvæmni og kemur hann heim og saman við spár tilgátunnar um sveiflur stjarna. Um leið var sýnt fram á að hærra gildið á massanum, það sem tilgátan um þróun stjarna spáði fyrir um, er rangt.
Þetta stórbætta mat á massanum er aðeins ein útkoma af mörgum úr þessum athugunum. Hópurinn vonast til að finna fleiri dæmi um svipuð tvístirnakerfi og nýta aðferðina betur. Þeir telja að út frá slíkum tvístirnakerfum verði að lokum hægt að mæla fjarlægðina til Stóra-Magellanskýsins með um 1% nákvæmni. Það yrði geysimikilvægt skref í að bæta fjarlægðarstigann.
Tengdar myndir
Gleiðmynd af Stóra-Magellanskýinu og stjörnunni OGLE-LMC-CEP0227 (fyrir miðju).
Skýringar
[1] Fyrstu sefítarnir uppgötvuðust á 18. öld. Þeir björtustu sjást leikandi með berum augum breyta birtu sinni milli nátta. Sefítar eru nefndir eftir stjörnunni Delta Cephei í stjörnumerkinu Sefeusi. Árið 1784 tók Englendingurinn John Goodricke fyrstur manna eftir því að sú stjarna breytti birtu sinni. Goodricke tókst líka fyrstur að útskýra ljóssveiflur annarrar tegundar breytistjarna, myrkvatvístirna. Í þeim tilfellum eru tvær stjörnur á braut um hvor aðra og hylja hvor aðra til skiptis svo heildarbirta kerfisins minnkar tímabundið. Kerfið sem hér var til athugunar er afar sjaldgæft enda samanstendur það bæði af sefíta og myrkvatvístirni. Sefítar eru massamiklar stjörnur, frábrugðnar svipuðum en massaminni sveiflustjörnum því þróunarsaga þeirra er ólík.
[2] Árið 1908 uppgötvaði Henrietta Leavitt sveiflulýsilögmálið fyrir sefíta. Þetta lögmál notaði Edwin Hubble til að reikna út fjarlægðir til þeirra fyrirbæra sem við vitum nú að eru aðrar vetrarbrautir. Nýlega voru Hubble geimsjónaukinn og VLT sjónaukar ESO á Paranal notaðir til mælinga á sefítum. Þessar mælingar eru hinar nákvæmustu sem gerðar hafa verið á fjarlægðum margra nálægra vetrarbrauta.
[3] Stjörnufræðingar geta mælt massa stjarna með mikilli nákvæmni ef báðar stjörnurnar eru álíka bjartar. Þá sjást litrófslínur beggja stjarna í litrófum þeirra, eins og í þessu tilviki.
[4] Stjarnan heitir OGLE-LMC-CEP0227 því hér er um að ræða breytistjörnu (CEP0227) sem fannst í Stóra-Magellanskýinu (LMC) í OGLE örlinsuverkefninu. Nánari upplýsingar um OGLE eru hér http://ogle.astrouw.edu.pl/.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í grein sem birt var í Nature tímaritinu 25. nóvember 2010.
Í rannsóknahópnum eru G. Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. B. Thompson (Carnegie Observatories í Bandaríkjunum), W. Gieren (Universidad de Concepción í Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción í Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita' di Roma á Ítalíu), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) og B. Pilecki (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Tel: +56 41 220 7268
Cell: +56 9 6245 4545
Email: pietrzyn[hjá]astrouw.edu.pl
Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Tel: +56 41 220 3103
Cell: +56 9 8242 8925
Email: wgieren[hjá]astro-udec.cl
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook[hjá]eso.org
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1046.
Ráðgáta um sveiflustjörnur leyst
Sævar Helgi Bragason 24. nóv. 2010 Fréttir
Stjörnufræðingum hefur loks tekist að leysa ráðgátu um massa sefíta, sem er mikilvæg tegund sveiflustjörnu.
Alþjóðlegum hópi stjarnfræðinga hefur tekist að leysa ráðgátu um sefíta, tegund sveiflustjörnu, sem hvílt hefur á stjarnvísindamönnum í áratugi. Stjörnufræðingarnir fundu í fyrsta sinn sefíta í sjaldgæfu myrkatvístirnakerfi sem gerði þeim kleift að mæla massa sefítsins með meiri nákvæmni en nokkru sinni fyrr. Hingað til hafa spár um massa sefíta verið gerðar eftir tveimur ólíkum tilgátum, annars vegar um sveiflur stjarna og hins vegar þróun stjarna, sem gefa ólíkar niðurstöður. Nýju niðurstöðurnar sýna að tilgátan um sveiflur stjarna kemur heim og saman við mælingarnar en tilgátan um þróun stjarna ekki.
Það var hópur stjarnvísindamanna undir forystu Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi) sem komst að þessari niðurstöðu. Greint er frá henni í tímaritinu Nature sem kom út 25. nóvember 2010.
„Okkur tókst að mæla massa sefíta með meiri nákvæmni en áður hefur verið gert með HARPS litrófsritanum á 3,6 metra sjónauka ESO í stjörnustöðinni í La Silla í Chile og öðrum sjónaukum“ segir Grzegorz Pietrzyński um þessar merku niðurstöður. „Þessar nýju niðurstöður gera okkur kleift að sjá strax hvor tilgátan spáir rétt fyrir um massa sefíta.“
Sefítar eru óstöðugar stjörnur, svonefndar sveiflustjörnur eða breytistjörnur sem eru mun stærri og miklu bjartari en sólin okkar [1]. Þær þenjast út og dragast saman með lotubundnum hætti og stendur hver lota yfir í nokkra daga upp í mánuði. Lotan er lengri hjá björtustu stjörnunum en skemmri hjá daufari stjörnum. Þetta samband er mjög nákvæmt og því eru mælingar á sefítum er ein mikilvægasta aðferðin sem við höfum til að mæla nákvæmlega fjarlægðir til nálægra vetrarbrauta og kortleggja alheiminn [2].
Því miður er skilningur okkar á sefítum takmarkaður þrátt fyrir mikilvægi þeirra. Spár um massa sefíta út frá kenningum um sveiflustjörnur gerðu ráð fyrir um 20–30% minni massa en spár kenninga um þróun stjarna. Stjörnufræðingum hefur þótt þessi mismunur heldur óþægilegur og vitað af honum frá sjötta áratug síðustu aldar.
Til að leysa ráðgátuna urðu stjörnufræðingar að finna sefíta í tvístirnakerfi sem er í sjónlínu við jörðina. Slík kerfi nefnast myrkvatvístirni því þegar önnur stjarnan gengur fram og aftur fyrir hina stjörnuna minnkar birta kerfisins í heild. Stjörnufræðingar geta reiknað út massa stjarna í slíkum tvístirnakerfum með mikilli nákvæmni [3]. Því miður eru hvorki sefítar né myrkvatvístirni mjög algeng fyrirbæri svo harla litlar líkur eru að finna svo óvenjulegt tvístirni. Í Vetrarbrautinni okkar eru engin slík kerfi þekkt.
Wolfgang Gieren, annar meðlimur í rannsóknahópnum segir: „Við fundum nýlega tvístirnakerfið sem við óskuðum eftir í Stóra-Magellanskýinu. Þar er sefíti með 3,8 daga sveiflutíma. Hin stjarnan er örlítið stærri og kaldari en stjörnurnar snúast hvor um aðra á 310 dögum. Við staðfestum strax að um tvístirni væri að ræða þegar gögn bárust frá HARPS litrófsritanum á La Silla.“
Rannsóknahópurinn mældi nákvæmlega birtubreytingar tvístirnisins, sem heitir OGLE-LMC-CEP0227 [4], þegar stjörnurnar huldu hvor aðra. Hópurinn notaði líka HARPS og aðra litrófsrita til að mæla hreyfingu stjarnanna í átt til og frá jörðinni – bæði brautarhreyfingu beggja stjarna og útþenslu og samdrátt sefítans.
Þessar hárnákvæmu mælingar gerðu athugendum kleift að reikna út fjarlægðina milli stjarnanna, stærð þeirra og massa mjög nákvæmlega – mun betur en áður til í tilviki sefíta. Við þekkjum nú massa sefítsins með um 1% nákvæmni og kemur hann heim og saman við spár tilgátunnar um sveiflur stjarna. Um leið var sýnt fram á að hærra gildið á massanum, það sem tilgátan um þróun stjarna spáði fyrir um, er rangt.
Þetta stórbætta mat á massanum er aðeins ein útkoma af mörgum úr þessum athugunum. Hópurinn vonast til að finna fleiri dæmi um svipuð tvístirnakerfi og nýta aðferðina betur. Þeir telja að út frá slíkum tvístirnakerfum verði að lokum hægt að mæla fjarlægðina til Stóra-Magellanskýsins með um 1% nákvæmni. Það yrði geysimikilvægt skref í að bæta fjarlægðarstigann.
Tengdar myndir
Skýringar
[1] Fyrstu sefítarnir uppgötvuðust á 18. öld. Þeir björtustu sjást leikandi með berum augum breyta birtu sinni milli nátta. Sefítar eru nefndir eftir stjörnunni Delta Cephei í stjörnumerkinu Sefeusi. Árið 1784 tók Englendingurinn John Goodricke fyrstur manna eftir því að sú stjarna breytti birtu sinni. Goodricke tókst líka fyrstur að útskýra ljóssveiflur annarrar tegundar breytistjarna, myrkvatvístirna. Í þeim tilfellum eru tvær stjörnur á braut um hvor aðra og hylja hvor aðra til skiptis svo heildarbirta kerfisins minnkar tímabundið. Kerfið sem hér var til athugunar er afar sjaldgæft enda samanstendur það bæði af sefíta og myrkvatvístirni. Sefítar eru massamiklar stjörnur, frábrugðnar svipuðum en massaminni sveiflustjörnum því þróunarsaga þeirra er ólík.
[2] Árið 1908 uppgötvaði Henrietta Leavitt sveiflulýsilögmálið fyrir sefíta. Þetta lögmál notaði Edwin Hubble til að reikna út fjarlægðir til þeirra fyrirbæra sem við vitum nú að eru aðrar vetrarbrautir. Nýlega voru Hubble geimsjónaukinn og VLT sjónaukar ESO á Paranal notaðir til mælinga á sefítum. Þessar mælingar eru hinar nákvæmustu sem gerðar hafa verið á fjarlægðum margra nálægra vetrarbrauta.
[3] Stjörnufræðingar geta mælt massa stjarna með mikilli nákvæmni ef báðar stjörnurnar eru álíka bjartar. Þá sjást litrófslínur beggja stjarna í litrófum þeirra, eins og í þessu tilviki.
[4] Stjarnan heitir OGLE-LMC-CEP0227 því hér er um að ræða breytistjörnu (CEP0227) sem fannst í Stóra-Magellanskýinu (LMC) í OGLE örlinsuverkefninu. Nánari upplýsingar um OGLE eru hér http://ogle.astrouw.edu.pl/.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í grein sem birt var í Nature tímaritinu 25. nóvember 2010.
Í rannsóknahópnum eru G. Pietrzyński (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. B. Thompson (Carnegie Observatories í Bandaríkjunum), W. Gieren (Universidad de Concepción í Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción í Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita' di Roma á Ítalíu), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), I. Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) og B. Pilecki (Universidad de Concepción í Chile og Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego í Póllandi).
ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Grzegorz Pietrzyński
Universidad de Concepción
Chile
Tel: +56 41 220 7268
Cell: +56 9 6245 4545
Email: pietrzyn[hjá]astrouw.edu.pl
Wolfgang Gieren
Universidad de Concepción
Chile
Tel: +56 41 220 3103
Cell: +56 9 8242 8925
Email: wgieren[hjá]astro-udec.cl
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591
Email: rhook[hjá]eso.org
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1046.