Afbeelding tegoed: CfA
Sinds de ontdekking in 1998 heeft de 'knipogende ster' genaamd KH 15D astronomen in de war gebracht die hun langdurige (24-daagse) zonsverduisteringen willen verklaren. Velen veronderstelden dat de verduisteringen werden veroorzaakt door tussenliggende klodders materiaal in een protoplanetaire schijf rond een enkele, jonge zonachtige ster.
Door de geschiedenis van deze verduisteringen te onderzoeken en hoe ze met de tijd veranderen, hebben astronoom Joshua Winn (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) en collega's deze hypothese omvergeworpen en een nieuwe theorie bedacht die bijna alles over het systeem verklaart.
Ze ontdekten dat de 'knipogende ster' eigenlijk een dubbel stersysteem is. Iets op de voorgrond, mogelijk een stoffige schijf materiaal rond het binaire, blokkeert met tussenpozen het licht van een of beide sterren, terwijl de sterren om elkaar heen draaien. Uiteindelijk worden beide sterren volledig bedekt door het stofgordijn en verdwijnt het 'knipoogster'-systeem.
'Deze twee sterren spelen verstoppertje met ons. Vroeger gluurde de tweede ster even naar buiten, maar is nu volledig verduisterd. Binnenkort wordt de eerste ster vergezeld en blijven beide tientallen jaren verborgen ”, zegt Winn.
Archieven onthullen de waarheid
De essentiële aanwijzingen om de 'knipogende ster' te begrijpen, werden gevonden in hemelfoto's uit het archief van het Harvard College Observatory in Massachusetts en het Asiago Observatory in Italië. Onderzoek van de Harvard-foto's toonde aan dat er in de eerste helft van de 20e eeuw geen van de totale verduisteringen was die vandaag worden waargenomen. Asiago-foto's gemaakt tussen 1967 en 1982 bevatten tekenen van verduisteringen, maar met een belangrijk verschil: het systeem was helderder dan het nu is, zowel tijdens verduisteringen als buiten verduisteringen. Dit extra licht moet afkomstig zijn van een tweede ster die zichtbaar was in de jaren '70, maar die vandaag de dag volledig verborgen is.
Dit inzicht was de sleutel tot het ontrafelen van het mysterie van KH 15D. Vóór 1960 werd geen van beide sterren overschaduwd. Vervolgens dreef een gordijn van stof op de voorgrond, gezien vanaf de aarde, en blokkeerde een deel van de baan van een van de sterren. Gedurende de jaren zeventig onderging die ster verduisteringen terwijl zijn orbitale beweging hem achter het gordijn droeg. In 1998 was het gordijn ver genoeg gevorderd om een van de sterren volledig te verbergen - en de andere ster valt periodiek uit het zicht terwijl zijn baan hem achter het gordijn brengt. Rond 2012 zijn beide sterren volledig aan het zicht onttrokken.
Radiale snelheidsmetingen die momenteel worden uitgevoerd door John Johnson (UC Berkeley), mede-auteur van deze studie, zullen in staat zijn om te testen of de zichtbare ster heen en weer beweegt, getrokken door de zwaartekracht van een stellaire massa-metgezel.
"De Asiago-platen leveren zeer overtuigend bewijs, maar de radiale snelheidsmetingen zullen de doorslag geven", zegt Johnson.
De nieuwe foto van KH 15D
Door de waarnemingen van KH 15D als stukjes van een puzzel te verzamelen, worden twee sterren onthuld die niet ouder zijn dan 10 miljoen jaar. (Onze zon daarentegen is 5 miljard jaar oud.) Ze draaien om de 48 dagen om elkaar heen in zeer elliptische banen, wat de verduisteringperiode van 48 dagen verklaart. Hun gemiddelde afstand is ongeveer 0,25 astronomische eenheden (23 miljoen mijl), of tweederde van de afstand van Mercurius tot de zon. Maar hun excentrieke banen brengen ze zo dicht bij elkaar als slechts 0,07 AU (6,5 miljoen mijl).
"Zoals binaries gaan, is hun baan niet ongebruikelijk", zegt co-auteur Krzysztof Stanek (CfA).
Winn is het daarmee eens en voegt eraan toe: "Het rare aan dit systeem is dat iets het licht van deze sterren blokkeert - iets ondoorzichtigs, met een scherpe rand." De identiteit van dit gordijn is onbekend, maar het kan de rand zijn van een stofschijf die beide sterren omringt.
'Rond andere dubbelstersystemen zijn stofschijven gezien', zegt Matthew Holman (CfA), co-auteur van de studie. 'We stellen ons voor dat de schijf in dit systeem schuin staat, relatief ten opzichte van het vlak van de baan van de twee sterren. Dat zou de schijf doen wiebelen, zoals een frisbee soms in de lucht wiebelt na een slechte worp. '
Volgens de berekeningen van Holman kan het stof zich bevinden in een ring op 2,6 AU (240 miljoen mijl) van de sterren. Het materiaal in de ring zelf maakt ongeveer elke 4 jaar een volledige baan, maar het wiebelen (of "precessie") van de ring heeft een veel langere periode van ongeveer 1000 jaar. Eugene Chiang en Ruth Murray-Clay van UC Berkeley hebben onafhankelijk een soortgelijke theorie voorgesteld.
"Vanaf 1960 blokkeerde de rand van deze precessingschijf ons zicht op de sterren", zegt Holman. "Na nog eens tien jaar zal de schijf iets verder gaan en ons zicht volledig blokkeren." Enige tijd daarna, afhankelijk van hoe dik de ring is, zal het proces zichzelf omkeren naarmate de sterren geleidelijk aan het licht komen en de verduisteringen stoppen.
Er blijven nog veel vragen over KH 15D. Wat is bijvoorbeeld de aard van de schijf? Waarom neigt het naar het orbitale vlak van de binaries? Waarom heeft het zo'n scherpe rand? De knipogende sterren van KH 15D zullen astronomen waarschijnlijk nog jarenlang verwarren met dit en andere raadsels.
Dit onderzoek zal worden gepubliceerd in het nummer van 1 maart 2004 van The Astrophysical Journal Letters. De auteurs van de studie zijn Joshua Winn (CfA), Matthew Holman (CfA), John Johnson (UC Berkeley), Krzysztof Stanek (CfA) en Peter Garnavich (University of Notre Dame).
Het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, met hoofdkantoor in Cambridge, Massachusetts, is een gezamenlijke samenwerking tussen het Smithsonian Astrophysical Observatory en het Harvard College Observatory. CfA-wetenschappers, georganiseerd in zes onderzoeksdivisies, bestuderen de oorsprong, evolutie en het uiteindelijke lot van het universum.
Oorspronkelijke bron: CfA News Release
