De zon is de enige ster in ons systeem. Maar veel van de lichtpunten aan onze nachtelijke hemel zijn niet zo eenzaam. Volgens sommige schattingen meer dan driekwart van alle sterren bestaat als dubbelster - met één metgezel - of in nog complexere relaties. Sterren die dichtbij staan, kunnen dramatische gevolgen hebben voor hun buren. Ze kunnen materiaal van elkaar strippen, versmelten of verdraaien elkaars bewegingen door de kosmos.

En soms ontvouwen die veranderingen zich in de loop van een paar generaties.

Dat is wat een team van astronomen van de Universiteit van Washington, Western Washington University en de Universiteit van Californië, Irvine ontdekte toen ze meer dan 125 jaar aan astronomische waarnemingen analyseerden van een nabije sterrendubbelster genaamd HS Hydra. Dit systeem staat bekend als een verduisterend binair getal:van de aarde, de twee sterren lijken over elkaar heen te gaan - of elkaar te verduisteren - terwijl ze rond een gedeeld zwaartepunt draaien. De verduisteringen zorgen ervoor dat de hoeveelheid licht die door het binaire getal wordt uitgestraald, periodiek afneemt.

Op 11 januari tijdens de 237e bijeenkomst van de American Astronomical Society, het team rapporteerde meer dan een eeuw aan veranderingen in de verduisteringen door de sterren in HS Hydra. De twee sterren begonnen ongeveer een eeuw geleden in kleine hoeveelheden te verduisteren, toenemend tot bijna volledige zonsverduisteringen in de jaren zestig. De mate van verduistering daalde vervolgens in de loop van slechts een halve eeuw, en stopt rond februari 2021.

"Er is een historisch record van waarnemingen van HS Hydra dat in wezen de moderne astronomie omvat - beginnend met fotografische platen aan het einde van de 19e eeuw tot en met satellietbeelden die in 2019 zijn gemaakt. Door in die records te duiken, we hebben de volledige opkomst en ondergang van dit zeldzame type verduisterend binair getal gedocumenteerd, " zei teamleider James Davenport, een onderzoeksassistent-professor sterrenkunde aan de UW en associate director van het DIRAC-instituut van de UW.

De verduisteringen van de twee sterren waaruit HS Hydra bestaat, veranderen omdat een ander lichaam – hoogstwaarschijnlijk een derde, onopgemerkte begeleidende ster - verandert de oriëntatie van de dubbelster ten opzichte van de aarde. Systemen zoals deze, die evoluerende verduisterende binaries worden genoemd, zijn zeldzaam, met slechts ongeveer een dozijn tot nu toe bekend, volgens Davenport. Het identificeren van dit type binair getal vereist meerdere waarnemingen om te zoeken naar langetermijnveranderingen in de mate van dimmen, wat erop zou wijzen dat de oriëntatie van het binaire bestand in de loop van de tijd verandert.

HS Hydra heeft zo'n waarnemingsrecord omdat, op 342 lichtjaar afstand, het is een relatief dichtbij en helder systeem en de twee sterren draaien elke 1,5 dag om elkaar heen. Wetenschappers rapporteerden voor het eerst dat HS Hydra in 1965 een verduisterend binair getal was. astronomen gevestigd in Zwitserland en de Tsjechische Republiek meldden dat de hoeveelheid dimming van HS Hydra van 1975 tot 2008 is afgenomen wat aangeeft dat de twee sterren in de loop van de tijd steeds kleinere delen van elkaar overschaduwden. Dat team voorspelde ook dat de verduisteringen rond 2022 zouden eindigen.

Davenport en zijn team checkten in op HS Hydra met behulp van observaties van het systeem in 2019 door de NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, of TESS. Ze zagen slechts een 0,0075-magnitude daling van het licht van HS Hydra, een teken dat de twee sterren elkaar nauwelijks bedekten tijdens verduisteringen. Ter vergelijking, verduisteringen in 1975 zagen een daling van meer dan 0,5 magnitude.

"Vijftig jaar geleden, deze twee sterren overschaduwden elkaar bijna volledig. Tegen het begin van de 21e eeuw, de mate van verduistering was ongeveer 10%, en in de meest recente waarnemingen van 2019, ze overlapten elkaar nauwelijks, ' zei Davenport.

Met deze nieuwe gegevens het team voorspelt nu dat HS Hydra-eclipsen rond februari 2021 zullen ophouden.

De waarnemingen van de jaren zestig tot en met 2019 catalogiseren de achteruitgang van HS Hydra als een evoluerend verduisterend binair getal. Maar Davenport en zijn team hebben ook bewijs gevonden voor de opkomst ervan. De digitale toegang tot een Sky Century op Harvard, of DASCH, is een digitale catalogus van fotometrische gegevens afkomstig van meer dan een eeuw aan astrofotografische platen aan de Harvard University. Het team heeft dit record gedolven en vond observaties van HS Hydra van 1893 tot 1955 die ze konden analyseren om te zoeken naar tekenen van dimmen.

De onderzoekers hebben de DASCH-waarnemingen van HS Hydra per decennium afgebroken. Van het einde van de 19e eeuw tot de brullende jaren '20, HS Hydra vertoonde geen meetbare dimming. Maar de dingen begonnen te veranderen in de jaren dertig, waar ze een bescheiden helderheidsdaling van 0,1 magnitude hebben gemeten. De mate van dimmen steeg in de jaren veertig en bereikte een piek in de jaren vijftig met een helderheidsdaling van 0,5 magnitude.

Gebaseerd op deze 126-jarige geschiedenis van HS Hydra-waarnemingen, het team voorspelt dat het systeem rond het jaar 2195 opnieuw zal beginnen te verduisteren. Maar, that assumes that the third companion—which other teams have predicted is a small, dim M-dwarf star—continues to behave as it has to date.

"We won't know for sure unless we keep looking, " said Davenport. "The best we can say right now is that HS Hydra has been changing constantly over the course of modern astronomy."

Missions like TESS will likely identify more evolving eclipsing binaries in the coming years. This should open new opportunities for astronomers to understand how star systems are built, as well as how they change over time—whether they are busy, dynamic systems like HS Hydra, or more quiet systems, like ours.