Dzięki nowemu detektorowi astronomicznemu wiadomo, że kolumny akrecyjne w magnetycznych układach podwójnych zawierających białego karła są bardzo wąskie – mają szerokość niespełna 100 km – donosi najnowszy numer “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Kamery CCD zrewolucjonizowały astronomię obserwacyjną. Wydajność kwantowa (czyli ilość wyłapywanych fotonów w stosunku do ilości padającej na detektor) sięgająca 90% spowodowała, że nawet przez niewielkie instrumenty można obserwować gwiazdy, które wcześniej były dostępne tylko za pomocą największych teleskopów na Ziemi.

Kamery CCD nie były jednak pozbawione wad. Do najważniejszych z nich należał długi czas odczytu. Dla typowego detektora składającego się z 2048×2048 pikseli sięgał on ponad 2 minut. Czas ten można było skrócić, pociągało to jednak za sobą pogorszenie jakości obserwacji.

Kamery te ponadto pracowały przy wykorzystaniu szerokopasmowych filtrów, co pozwalało na uzyskanie tylko przybliżonej informacji o kolorze i temperaturze gwiazdy. Nie było natomiast możliwości mierzenia dokładnej energii fotonów padających na detektor bez znacznej straty zasięgu teleskopu.

W 1993 roku Michael Perryman, Clare Foden i Anthony Peacock opublikowali teoretyczne podstawy działania detektora tak samo czułego jak kamery CCD, lecz mającego możliwość natychmiastowego mierzenia energii poszczególnych fotonów.

Krok od teorii do praktyki wykonano w 1996 roku, kiedy to Anthony Peacock i Peter Verhoeve przeprowadzili pierwsze testy nowego urządzenia. Instrument, nazwany S-Cam, w 1999 roku został umieszczony w ognisku 4,2-metrowego teleskopu Williama Herschela na Wyspach Kanaryjskich.

Pierwsze wyniki uzyskano dla ciasnego systemu podwójnego o nazwie UZ Fornacis. Jest to układ składający się z dwóch gwiazd. Jedna z nich jest normalnym obiektem spalającym wodór, a druga to biały karzeł – niewielki i bardzo gęsty końcowy etap ewolucji gwiazd podobnych do Słońca.

Biały karzeł, dzięki silnemu polu grawitacyjnemu, ściąga materię ze swego towarzysza. Nie opada ona jednak swobodnie, bowiem przeszkadza jej w tym pole magnetyczne otaczające białego karła. Materia ta porusza się więc wzdłuż linii sił pola magnetycznego, opadając na powierzchnię białego karła po tzw. kolumnach akrecyjnych.

Układ UZ Fornacis ma jeszcze jedną ciekawą własność. Płaszczyzna orbity składników układu pokrywa się z linią widzenia, tak więc co pewien czas duża i normalna gwiazda zasłania białego karła i bardzo jasne miejsca na jego powierzchni, w które uderza materia z kolumn akrecyjnych. W trakcie takiego zaćmienia obserwowana jasność całego układu znacznie spada.

Nowy detektor pozwolił na zebranie bardzo dokładnych i bardzo częstych obserwacji zmian koloru i jasności układu tuż przed, w trakcie i tuż po zaćmieniu. Po raz pierwszy mieliśmy więc okazję obserwowania zmian własności takiego układu w czasie krótszym niż ułamki sekund.

Pozwoliło to na stwierdzenie, że miejsce na powierzchni białego karła, w które uderza materia z kolumny, ma średnicę tylko niespełna 100 km. Wbrew wcześniejszym modelom, które konstruowali astronomowie, świadczy to o istnieniu bardzo wąskich kolumn akrecyjnych.

Autor

Marcin Marszałek