Astronomowie używający urządzenia Fine Guidance Sensors na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a (HST) do badania nowych karłowatych nieoczekiwanie odkryli nową metodę określania odległości do tych dziwnych podwójnych układów. Korzysta się w niej z informacji o okresie orbitalnym gwiazd i jasności wybuchu. Okazało się przy tym, że obiekty tego typu znajdują się dalej i świecą z większą niż dotychczas sądzono mocą.
„Odsyła to wszystkich badaczy z powrotem do desek kreślarskich. Modele dotyczące nowych karłowatych muszą być wyregulowane” – powiedziała Joni Johnson, astronom z New Mexico State University.
Odkrycie dokonane przez Johnson i jej współpracowników z NMSU, University of California w Riverside, University of Washington oraz University of Texas w Austin zostało 26 maja ogłoszone na spotkaniu American Astronomical Society w Nashville.
Badacze użyli HST do bezpośredniego wyznaczenia odległości sześciu nowych karłowatych i wyznaczenia jasności rzeczywistej tych układów. Ich początkową intencją było sprawdzenie dokładności szeroko używanej metody określania odległości tych obiektów.
Okazało się, że oceny dotyczące tych gwiazd były niedokładne. Przy okazji odkryto silną zależność pomiędzy okresem orbitalnym gwiazd tworzących układ i jasnością absolutną układu w czasie wybuchu: Im więcej czasu zajmuje gwiazdom wykonanie pełnego obiegu, tym jaśniejszy jest wybuch.
„Oznacza to, że dysponujemy teraz lepszą metodą szacowania odległości do tych układów. Jeśli znamy okres orbitalny, możemy określić rzeczywisty blask wybuchu, a następne wyznaczyć jego odległość„.
Nowe karłowate to rodzaj gwiazd zmiennych kataklizmicznych (takich które czasem zwiększają gwałtownie swoją jasność). Są one układami podwójnymi. Główny, masywniejszy składnik jest białym karłem (gwiazdą o rozmiarach Ziemi i masie Słońca), a mniejszy – chłodnym czerwonym karłem.
Gwiazdy krążą wokół siebie po tak ciasnych orbitach, że potężna grawitacja białego karła zdziera materię swojego towarzysza. Krąży ona następnie wokół białego karła w postaci tworu zwanego dyskiem akrecyjnym.
„Czasami system staje się niestabilny i znaczna część materii dysku spada na powierzchnię białego karła. W takim momencie jasność układu wzrasta nawet 250 razy” – wyjaśnia Johnson.
Obie gwiazdy znajdują się tak blisko siebie, że wykonanie pełnego obiegu zajmuje im zaledwie kilkanaście lub kilka godzin, a czasami jeszcze mniej. Zmierzone dotąd okresy orbitalne zawierają się w przedziale od 78 minut do 48 godzin.
Kluczem do lepszego zrozumienia nowych karłowatych jest znajomość ich odległości. Dotychczasowe pomiary dystansu do nich opierały się na porównywaniu widm światła mniejszego składnika z widmem standardowej gwiazdy tego samego typu znajdującej się w znanej odległości.
Aby zmierzyć te odległości z większą precyzja, astronomowie skorzystali z urządzenia Fine Guidance Sensors i zmierzyli paralaksy sześciu nowych karłowatych, w tym RU Pegasi, WZ Sagittae i YZ Cancri. Sprawdzili też istniejące dane dotyczące czterech innych podobnych obiektów. Metoda paralaksy polega na wykonaniu obserwacji z dwóch różnych punktów ziemskiej orbity i sprawdzeniu o ile różni się położenie obiektu na tle dalszych gwiazd tła. Im dalej obiekt się znajduje, tym to przesunięcie jest mniejsze.
Mając wszystkie te dane można było obliczyć rzeczywistą jasność nowych karłowatych bez dokonywania jakichkolwiek dodatkowych założeń.
„Od razu stało się jasne, że mniejsze z gwiazd w układach nie są w żaden sposób 'normalne’. Nie mają jasności typowej dla gwiazd o tej temperaturze, są jaśniejsze niż się spodziewano. Tak więc dotychczasowe pomiary odległości zwykle obarczone były błędem” – powiedziała Johnson.
Niespodziewanie odkryto wyraźną zależność pomiędzy okresem obiegu układu podwójnego i rzeczywistą ich jasnością w czasie wybuchu. To odkrycie dało astronomom metodę określania odległości do tych nowych karłowatych, dla których zmierzenie paralaksy jest niemożliwe.
