Les astronomes documentent l’ascension et la chute d’une danse stellaire rarement observée – Technoguide

Le soleil est la seule étoile de notre système. Mais de nombreux points lumineux de notre ciel nocturne ne sont pas aussi solitaires. Selon certaines estimations, plus des trois quarts de toutes les étoiles existent sous forme de binaires – avec un seul compagnon – ou dans des relations encore plus complexes. Les étoiles proches peuvent avoir des effets dramatiques sur leurs voisins. Ils peuvent dépouiller des matériaux les uns des autres, fusionner ou tordre les mouvements les uns des autres à travers le cosmos.

Et parfois, ces changements se produisent au cours de quelques générations.

C’est ce qu’une équipe d’astronomes de l’Université de Washington, de l’Université Western Washington et de l’Université de Californie à Irvine a découvert en analysant plus de 125 ans d’observations astronomiques d’une binaire stellaire voisine appelée HS Hydra. Ce système est ce qu’on appelle un binaire à éclipses: à partir de la Terre, les deux étoiles semblent se passer l’une sur l’autre – ou s’éclipser l’une l’autre – alors qu’elles tournent autour d’un centre de gravité commun. Les éclipses provoquent une diminution périodique de la quantité de lumière émise par le binaire.

Le 11 janvier, lors de la 237e réunion de l’American Astronomical Society, l’équipe a rapporté plus d’un siècle de changements dans les éclipses par les étoiles dans HS Hydra. Les deux étoiles ont commencé à éclipser en petites quantités il y a environ un siècle, passant à des éclipses presque complètes dans les années 1960. Le degré d’éclipse a ensuite chuté en l’espace d’un demi-siècle à peine et cessera vers février 2021.

«Il existe un enregistrement historique des observations de HS Hydra qui couvre essentiellement l’astronomie moderne – en commençant par les plaques photographiques de la fin du 19e siècle jusqu’aux images satellites prises en 2019. En plongeant dans ces enregistrements, nous avons documenté l’ascension et la chute complètes type rare de binaire éclipsant », a déclaré le chef d’équipe James Davenport, professeur assistant de recherche en astronomie à l’UW et directeur associé de l’Institut DIRAC de l’UW.

Les éclipses des deux étoiles qui composent HS Hydra changent parce qu’un autre corps – probablement une troisième étoile compagne non observée – tourne l’orientation de la binaire par rapport à la Terre. Des systèmes comme celui-ci, appelés binaires à éclipses évolutives, sont rares, avec seulement une douzaine environ connus à ce jour, selon Davenport. L’identification de ce type de binaire nécessite de multiples observations pour rechercher des changements à long terme dans le degré de gradation, ce qui indiquerait que l’orientation du binaire change avec le temps.

HS Hydra a un tel enregistrement d’observation car, à 342 années-lumière de distance, c’est un système relativement proche et lumineux et les deux étoiles tournent en orbite tous les 1,5 jour. Les scientifiques ont rapporté pour la première fois que HS Hydra était un binaire à éclipses en 1965. Dans un article de 2012, des astronomes basés en Suisse et en République tchèque ont rapporté que la quantité de gradation de HS Hydra a diminué de 1975 à 2008, indiquant que les deux étoiles s’éclipsaient plus petites et de plus petites portions les unes des autres au fil du temps. Cette équipe a également prédit que les éclipses prendraient fin vers 2022.

Davenport et son équipe se sont enregistrés sur HS Hydra en utilisant des observations du système en 2019 par le Transiting Exoplanet Survey Satellite de la NASA, ou TESS. Ils ont vu seulement une chute de lumière de 0,0075 magnitude de HS Hydra, un signe que les deux étoiles se recouvraient à peine pendant les éclipses. À titre de comparaison, les éclipses de 1975 ont vu une baisse de plus de 0,5 magnitude.

“Il y a cinquante ans, ces deux étoiles s’éclipsaient presque complètement. Au début du 21e siècle, le degré d’éclipse était d’environ 10%, et dans les observations les plus récentes de 2019, elles se chevauchaient à peine”, a déclaré Davenport.

Avec ces nouvelles données, l’équipe prédit désormais que les éclipses de HS Hydra cesseront vers février 2021.

Les observations des années 1960 à 2019 cataloguent le déclin de HS Hydra en tant que binaire à éclipses en évolution. Mais Davenport et son équipe ont également découvert des preuves de son ascension. L’accès numérique à un siècle céleste à Harvard, ou DASCH, est un catalogue numérique de données photométriques provenant de plus d’un siècle de plaques astro-photographiques à l’Université de Harvard. L’équipe a extrait ce dossier et a trouvé des observations de HS Hydra de 1893 à 1955 qu’ils pouvaient analyser pour rechercher des signes de gradation.

Les chercheurs ont décomposé les observations DASCH de HS Hydra par décennie. De la fin du 19e siècle aux années folles, HS Hydra n’a montré aucune gradation mesurable. Mais les choses ont commencé à changer dans les années 1930, où ils ont mesuré une modeste baisse de luminosité de 0,1 magnitude. Le degré de gradation a augmenté dans les années 40 et a culminé dans les années 50 avec une baisse de luminosité de 0,5 magnitude.

Sur la base de cette histoire de 126 ans d’observations HS Hydra, l’équipe prédit que le système recommencera à éclipser vers l’an 2195. Mais cela suppose que le troisième compagnon – que d’autres équipes ont prédit est un petit nain M faible. star – continue de se comporter comme à ce jour.

“Nous ne le saurons pas avec certitude à moins de continuer à chercher”, a déclaré Davenport. “Le mieux que nous puissions dire pour le moment est que HS Hydra a constamment évolué au cours de l’astronomie moderne.”

Des missions comme TESS identifieront probablement des binaires à éclipses plus évolutifs dans les années à venir. Cela devrait ouvrir de nouvelles opportunités aux astronomes pour comprendre comment les systèmes stellaires sont construits, ainsi que comment ils changent au fil du temps – qu’il s’agisse de systèmes dynamiques et occupés comme HS Hydra ou de systèmes plus silencieux, comme le nôtre.

Les co-auteurs de l’article sont les étudiants diplômés de l’UW, Diana Windemuth et Jessica Birky; La chercheuse UW Karen Warmbein; Erin Howard de l’Université Western Washington; et Courtney Klein de l’UC Irvine. La recherche a été financée par la NASA, la National Science Foundation, la Heising-Simons Foundation, la Research Corporation for Science Advancement, le DIRAC Institute, le Département d’astronomie de l’UW, le Charles and Lisa Simonyi Fund for Arts and Sciences et la Washington Research Foundation. .

Références:

* «The Rise and Fall of a Remarkable Eclipsing Binary Star», présenté par James Davenport (Université de Washington), AAS 237, 11 janvier 2021, Session 133.06 (Binary Stellar Systems I)

* Conférence de presse AAS “Evolving Stars & Nebulae I”, jeudi 14 janvier 2021 à 16h30, heure de l’Est des États-Unis (13h30, heure du Pacifique)

Numéros de subvention: NSF BPC-A # 1246649, NSF DGE-1839285, NSF DGE-1762114, NSF AST-0407380, NSF AST-0909073, NSF AST-1313370.

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