Astronomit ovat löytäneet neljästä tähdestä koostuvan tähtijärjestelmän, joka käyttäytyy tavalla, jota ei ole aiemmin pystytty vahvistamaan, uutisoi Phys.org.
TIC 433545934 koostuu kahdesta lähekkäisestä tähtiparista, joiden tähdet kiertävät toisiaan. Molemmissa pareissa tähdet myös pimentävät vuorotellen toisensa, mutta lisäksi vain toinen tähtipareista kulkee Maasta katsottuna toisen parin edestä.
Järjestelmää käsittelevä tutkimus julkaistiin elokuussa vertaisarvioimattomana arXiv-palvelussa, ja se on hyväksytty julkaistavaksi Astronomy & Astrophysics -tiedelehdessä.
Kun vähintään kolme tähteä on sidoksissa toisiinsa painovoiman välityksellä, ne järjestäytyvät yleensä hierarkkisille radoille, jotka auttavat pitämään järjestelmän vakaana. Silloin ne eivät toisaalta törmää toisiinsa eivätkä myöskään erkane toisistaan. Kolmoistähtijärjestelmässä kaksi tähteä kiertää tyypillisesti lähekkäin toisiaan ja kolmas tähti kiertää niitä kauempana.
Neljän tähden järjestelmät voivat puolestaan olla niin sanottuja 3+1- tai 2+2-järjestelmiä. Ensimmäisessä kolme tähteä muodostaa hierarkkisen kolmoisjärjestelmän, jota neljäs tähti kiertää kauempana. 2+2-järjestelmässä tähdet muodostavat kaksi erillistä paria. Kummankin parin tähdet kiertävät lähekkäin toisiaan, ja samalla tähtiparit kiertävät yhteistä massakeskipistettään paljon suuremmalla radalla.
TIC 433545934 kuuluu jälkimmäiseen ryhmään. Molemmat sen tähtiparit ovat lisäksi niin sanottuja pimennysmuuttujia, eli ne ovat Maasta katsottuna sellaisessa asennossa, että parin tähdet kulkevat säännöllisesti toistensa editse. Tämä näkyy järjestelmän kirkkauden toistuvina vähenemisinä.
Kun molempia pareja tarkkaillaan yhtä aikaa, niiden valo sekoittuu monimutkaiseksi kirkkausvaihteluksi. Pelkän havaintosuunnan perusteella ei kuitenkaan ole helppo ratkaista, muodostavatko kaksi tähtiparia todella yhden painovoimalla sidotun järjestelmän vai ovatko ne vain sattumalta samalla näkölinjalla.
Sidoksen voi vahvistaa pimennysten ajoituksessa tapahtuvien muutosten perusteella. Kun parit vaikuttavat toisiinsa painovoimallaan, kummankin tähtiparin pimennysten ajankohdissa tapahtuu toisiinsa liittyviä vaihteluita.
Unkarin Bajan tähtitieteellisen observatorion Tamás Borkovitsin johtama tutkijaryhmä havaitsi juuri tällaisen ajoituskuvion TIC 433545934ä. Sen perusteella tähtiparien voitiin vahvistaa kuuluvan samaan neljän tähden järjestelmään.
Vielä harvinaisemmaksi kohteen tekee tutkijoiden havaitsema kolmesta kirkkauden notkahduksesta muodostuva pimennys. Siinä kokonainen tähtipari kulkee toisen tähtiparin editse.
TIC 433545934 on tutkijoiden mukaan ensimmäinen vahvistettu 2+2-tyypin neljän tähden järjestelmä, jossa on havaittu sekä molempien tähtiparien keskenään yhteensopivat pimennysten ajoitusvaihtelut että kokonaisen tähtiparin aiheuttama toisen parin pimennys.
Kutsutaan pareja nimillä A ja B. Kun B-parin tähdet kulkevat vuorotellen A-parin molempien tähtien editse, järjestelmän kirkkauteen syntyy kolme erillistä notkahdusta. Nasan TESS-avaruusteleskooppi onnistui tallentamaan tällaisen tapahtuman.
Erikoista on, että pimennys tapahtuu vain yhteen suuntaan.
”Nämä ylimääräiset tapahtumat esiintyvät vain kerran ulkoradan kierroksen aikana, eli binääri A ei pimennä binääri B:n tähtiä”, tutkijaryhmä kirjoittaa tutkimuksessaan.
Syynä epäsymmetriaan on tutkijoiden mukaan tähtiparien keskinäisen radan muoto. Rata on selvästi soikea eikä pyöreä, ja järjestelmän geometria mahdollistaa toisen tähtiparin kulkemisen toisen edestä mutta ei vastaavaa tapahtumaa toiseen suuntaan.
TESS-havaintojen ja maanpäällisten teleskooppien avulla tutkijat pystyivät selvittämään järjestelmän rataliikkeet. Toisen tähtiparin tähdet kiertävät toisiaan noin 1,4 vuorokaudessa ja toisen noin 2,1 vuorokaudessa. Kokonaiset tähtiparit puolestaan kiertävät toisiaan noin 224,5 vuorokaudessa.
Parit eroavat toisistaan myös rakenteeltaan. A-parissa on kaksi melko samankaltaista ja hieman kehityksessään edennyttä tähteä. B-parissa toinen tähti on huomattavasti toista massiivisempi.
Tästä huolimatta koko järjestelmä on poikkeuksellisen litteä. Kaikkien kolmen kiertoradan tasot poikkeavat toisistaan vain noin kahdella asteella.
Ulkoradan kiertoajan määrittämisessä vanhoilla taivaankartoitushavainnoilla oli suuri merkitys, sillä TESS havaitsi tähtiparien välisen pimennyksen vain kerran. Myös tähtien massoihin liittyy epävarmuutta, koska tutkijoilla ei ollut käytettävissään säteisnopeusmittauksia.
”Nämä ovat vain tilastollisia arvioita, ja ne tuotettiin ilman RV- eli säteisnopeusdataa, jota ei ollut saatavilla”, tutkijaryhmä kirjoittaa.
TIC 433545934 on siten ensimmäinen näin vahvasti vahvistettu järjestelmä lajissaan. Aiemmin tunnettu KIC 5255552 muistuttaa sitä, mutta sen luonteesta ei ole saatu yhtä vakuuttavaa näyttöä.
Järjestelmä ei myöskään säily nykyisenlaisena ikuisesti. Tutkijoiden laskelmien mukaan noin 152 miljoonan vuoden kuluttua kummankin tähtiparin massiivisempi tähti voi kasvaa niin suureksi, että se ylittää niin sanotun Rochen pinnan. Tällöin tähdestä voi alkaa siirtyä ainetta sen kumppanitähteen, mikä muuttaisi koko järjestelmää perusteellisesti.
