Een internationaal team van astronomen heeft alleen het tweede en derde voorbeeld geïdentificeerd van een zeldzaam type stersysteem dat bestaat uit twee centrale sterren die om elkaar heen draaien, omgeven door een opmerkelijke schijf van gas en stof.

"Als er een planeet in een van deze systemen zou zijn, zou het zijn als de planeet Tatooine uit Star Wars", zegt Michael Poon, een Ph.D. student aan de David A. Dunlap Department of Astronomy &Astrophysics van de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen en een van de twee onderzoekers van de Universiteit van Toronto die bij de ontdekking betrokken waren.

"Je zou twee zonnen aan de hemel zien die om elkaar draaien. Bovendien is er een schijf rond de sterren. Stel je de ringen van Saturnus voor, maar veel, veel groter - met de sterren in het midden."

Dergelijke schijven worden protoplanetaire schijven genoemd omdat ze uiteindelijk families van planeten zoals ons zonnestelsel vormen. De nieuw ontdekte systemen zijn zeldzaam omdat hun schijven onder een hoek staan ​​met de banen van hun centrale sterren.

"De ontdekking van dergelijke objecten is belangrijk voor ons begrip van planeetvorming", zegt J.J. Zanazzi, een postdoctoraal onderzoeker aan het Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) van de faculteit. "Planeten worden daaruit geboren, dus het bestaan ​​van schijven rond dubbelsterren laat zien dat het waarschijnlijk is dat we meer planeten zullen vinden die rond dubbelsterren draaien.

"Ze zullen ons ook helpen begrijpen of er leven kan bestaan ​​op een planeet die onder een hoek om een ​​dubbelster draait vanwege de invloed van die oriëntatie op de temperatuur en andere omstandigheden."

De ontdekking van de nieuwe objecten, genaamd Bernhard-1 en Bernhard-2, wordt beschreven in een artikel dat op 4 juli wordt gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters .

De hoofdauteur is Wei Zhu van de Tsinghua University, Beijing, voorheen een postdoctoraal fellow bij het Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) van de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen. Zanazzi en Poon zijn U of T co-auteurs.

Bernhard-1 en Bernhard-2 zijn zo ver weg dat we hun twee centrale sterren niet afzonderlijk kunnen zien (dergelijke paren van sterren staan ​​bekend als dubbelsterren). In plaats daarvan zien we slechts een enkel lichtpunt en meten we de totale helderheid van het binaire getal.

De onderzoekers identificeerden de nieuwe objecten door de complexe en onderscheidende variaties in helderheid te analyseren die worden veroorzaakt door hun ongebruikelijke geometrie. Een grafiek van die variaties in de tijd wordt een lichtcurve genoemd en de lichtcurves van de nieuwe systemen komen overeen met die van het eerste systeem dat ooit is ontdekt - een object dat wordt aangeduid als Kearns Herbst 15D (KH 15D).

De lichtcurven van Bernhard-1 en Bernhard-2 dalen tot een fractie van hun piekhelderheid - de eerste gedurende 112 dagen om de 192 dagen; de laatste gedurende 20 dagen elke 62 dagen. Deze dalingen zijn het teken dat een van de sterren in elke dubbelster achter de schijf beweegt, gezien vanaf de aarde. Wanneer de ster opnieuw verschijnt, keert de helderheid van het systeem terug naar normaal.

Toen de co-auteurs recente waarnemingen vergeleken met archiefgegevens die tientallen jaren teruggaan, ontdekten ze ook dat beide objecten over veel langere perioden in helderheid varieerden. Eerdere analyse van KH 15D door Poon, Zhu en Zanazzi, samen met het werk van andere onderzoekers, concludeerde dat dit langetermijnpatroon onthulde dat de schijf en de sterren in een hoek ten opzichte van elkaar stonden.

Omdat dubbelsterren en hun protoplanetaire schijven condenseren uit dezelfde enorme, draaiende wolk van materiaal, bevindt de schijf zich meestal in hetzelfde vlak als de banen van de sterren - net zoals de banen van de meeste planeten en manen in ons zonnestelsel op hetzelfde vliegtuig. Stel je twee kunstschaatsers voor, hand in hand, om elkaar heen draaiend terwijl andere schaatsers om het paar cirkelen; ze schaatsen allemaal op hetzelfde vlak van het ijsoppervlak.

Maar KH 15D, Bernhard-1 en Bernhard-2 zijn zeldzaam in die zin dat hun circumbinaire schijven een hoek maken met de vlakken van de ronddraaiende sterren. Door deze kanteling wiebelen de schijven als een tol, een beweging die precessie wordt genoemd, terwijl ze tussen ons en de sterren bewegen, waardoor het licht van de centrale sterren wordt gedimd. Voor KH 15D kan die cyclus van dimmen 60 tot 6000 jaar duren.

De twee soorten variaties in helderheid vormen samen de kenmerkende lichtcurve van KH 15D-achtige objecten.

De ontdekking van Bernhard-1 en Bernhard-2 werd gedaan toen Klaus Bernhard, een amateurastronoom en lid van de Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, gegevens van de Zwicky Transient Facility analyseerde. Het instrument van de ZTF onderzoekt om de twee dagen de hele noordelijke hemel en levert gegevens voor talloze objecten over lange perioden.

Bernhard kamde door de gegevens en ontdekte KH 15D-achtige kandidaten. Vervolgens deelde hij zijn bevindingen met Poon, Zanazzi en Zhu, wiens verdere analyse Bernhard-1 en Bernhard-2 aan het licht bracht.

Nu de onderzoekers nog twee van deze zeldzame hemellichamen hebben gevonden, zijn ze optimistisch dat er nog meer ontdekkingen zullen volgen.

"Deze maand heeft Gaia zijn meest recente gegevens vrijgegeven", zegt Zanazzi over de ruimtemissie die sinds de lancering in 2013 een miljard sterren in de Melkweg heeft waargenomen. "En nu we dit model voor deze objecten hebben, kunnen we We hopen dat we het kunnen gebruiken om meer objecten te vinden om aan de lijst toe te voegen."

"We hopen ook dat meer waarnemers voor langere perioden naar Bernhard-1 en Bernhard-2 zullen kijken", zegt Poon. "We hebben het geluk dat KH 15D is waargenomen op een speciaal moment waar de oriëntatie ervoor zorgt dat het licht van de centrale sterren wordt gedimd. We zijn ervan overtuigd dat Bernhard-1 en Bernhard-2 ook in deze gunstige oriëntatie bestaan, dus we hebben meer observaties zullen ons begrip van deze zeldzame objecten vergroten." + Verder verkennen

De vreemde banen van 'Tatooine' planeetschijven