Αμερικανίδα αστρονόμος συνεχίζει το έργο της Henrietta Leavitt στη μελέτη των Κηφειδών

Από σελίδα του Harvard, Ιούνιος 2003

Πριν ενενήντα χρόνια, η αστρονόμος Henrietta Leavitt του Χάρβαρντ πέρασε πολλά χρόνια για να εξετάζει προσεκτικά  χιλιάδες φωτογραφίες του ουρανού προς αναζήτηση και μελέτη των μεταβλητών άστρων. Το επίμοχθο της κυνήγι την οδήγησε στην ανακάλυψη της σχέσης μεταξύ περιόδου και φωτεινότητας για τα μεταβλητά άστρα των Κηφειδών. Το όνομα της Leavitt έμεινε στην ιστορία, επειδή ο συσχετισμός της φωτεινότητας των Κηφειδών με την περίοδο του παλμού,  σημαίνει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κριτήριο για την μέτρηση των αποστάσεων με άλλους γαλαξίες.

Σήμερα, μια άλλη γυναίκα στο Χάρβαρντ, στο Smithsonian Κέντρο για την Αστροφυσική, συνεχίζει την πρωτοποριακή εργασία της Leavitt για τους Κηφείδες. Η αστροφυσικός Nancy Remage Evans και οι συνάδελφοί της χρησιμοποίησαν τις μοναδικές ικανότητες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble της NASA, για να μελετήσουν τους Κηφείδες σε γνωστά δυαδικά συστήματα. Ο στόχος τους ήταν να βρουν τις μάζες των Κηφειδών, μία θεμελιώδης αστρική ιδιότητα. Αντ' αυτού, ανήγγειλαν στη 202η συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Ένωσης ότι έχουν αποκαλύψει ένα κρυμμένο, τρίτο αστέρι στο σύστημα των κηφειδών Υ Carinae. Και μάλιστα, ακόμη πιο εκπληκτικό, από τα 14 συνολικά συστήματα αστεριών με τις πληρέστερες τροχιακές πληροφορίες, τα 7 βρέθηκαν να είναι πιθανά τριπλά συστήματα, ένα εντυπωσιακά υψηλό ποσοστό.

"Η ανακάλυψη μας είναι ιδιαίτερου ενδιαφέροντος επειδή συμβάλλει στο να μάθουμε του κατά πόσον τα μεγάλα αστέρια σχηματίζονται μεμονωμένα ή ανά ζευγάρια, ή σε πολλαπλάσια συστήματα", λέει η Evans. "Εκπλήξεις όπως το τρίτο αστέρι στο σύστημα Υ Carinae μας δίνουν μια πληρέστερη εικόνα εάν τα αστέρια εμφανίζονται μεμονωμένα ή κατά ομάδες".

Οι Κηφείδες είναι σημαντικοί στους αστρονόμους για το βασικό ρόλο τους ως εξωγαλαξιακοί δείκτες των αποστάσεων. Οι Κηφείδες είναι μεταβλητά αστέρια που σε κανονικό ρυθμό αυξάνει η φωτεινότητά τους και μετά εξασθενίζει. Η περίοδος του παλμού τους είναι ανάλογη προς την εγγενή φωτεινότητά τους - όσο μεγαλύτερη είναι η περίοδος, τόσο φωτεινότερο είναι το αστέρι. Με τη σύγκριση της εγγενούς (πραγματικής) με τη φαινόμενη φωτεινότητα παίρνουμε την απόσταση μέχρι το μεταβλητό άστρο των Κηφειδών.

Από τα επίγεια τηλεσκόπια, το σύστημα Υ Carinae κυριαρχείται, επισκιάζεται, από το φως από ένα Κηφείδη. Μόνο οι μελέτες της ταχύτητας παρουσίαζαν την ύπαρξη ενός δεύτερου, κρυμμένου αστεριού -  συντρόφου, που βρίσκεται μαζί του. Με την παρατήρηση του στην περιοχή των υπεριωδών (που είναι δυνατόν μόνο από τους δορυφόρους), η Evans και οι συνάδελφοί της ήταν σε θέση να μετρήσουν την ταχύτητα του συντρόφου, του Υ Carinae Β, το οποίο είναι θερμότερο από το άστρο Κηφείδη και, ως εκ τούτου, κυριαρχεί στις υπεριώδεις ακτίνες.

Χρησιμοποιώντας το διαστημικό φασματογράφο απεικόνισης (STIS) του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble (HST), διαπίστωσαν ότι η ταχύτητα του συντρόφου του Κηφείδη δεν ταίριαζε με τις προβλέψεις.

"Πρώτα, σκεφτήκαμε ότι πρέπει να έχουμε κάνει λάθος", ο συνεργάτης της Evans, Κέννεθ Carpenter. "Σχεδιάσαμε τις παρατηρήσεις μας πολύ προσεκτικά για να πάρουμε όσο πιο ακριβέστερες ταχύτητες μπορούσαμε, αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιήσαμε το σύστημα STIS του HST. Όταν δεν βρήκαμε μια λογική ταχύτητα για το σύντροφο-άστρο του Κηφείδη, και αφού αποκλείσαμε τα λάθη των οργάνων του STIS, καταλήξαμε τέλος στο συμπέρασμα ότι βλέπαμε ένα πραγματικό φαινόμενο. Σαν κάτι - σαν ένα τρίτο, κρυμμένο αστέρι - έδινε στο Υ Carinae Β μια διαφορά στην ταχύτητα".

Η τελική εικόνα του συστήματος Υ Carinae είναι αυτή ενός Κηφείδη αστεριού, με μάζα περίπου 4.7 ηλιακές μάζες, σε τροχιά με έναν σύντροφο-άστρο, που ανήκει και το ίδιο σε ένα δυαδικό σύστημα. Το δεύτερο δυαδικό σύστημα αποτελείται από ένα  αστέρι μάζας 2.5 φορές σαν του ήλιου μας και ένα απαρατήρητο τρίτο αστέρι που είναι ίσως κοντά στη μάζα του ήλιου.

Ενώ το κύριο άστρο Κηφείδης και το δεύτερο άστρο, που είναι σε τροχιά σε μια απόσταση 350 εκατομμυρίων km (λίγο περισσότερο από την απόσταση Ήλιου-Άρη), τα δύο αστέρια στο δεύτερο δυαδικό σύστημα βρίσκονται σε απόσταση μόνο το ένα δέκατο ή το ένα εκατοστό αυτής της απόστασης. Εντούτοις, τα δύο δυαδικά πρέπει να είναι αρκετά μακρινά το ένα από το άλλο για να αποφύγουν τις παλιρροιακές αλληλεπιδράσεις, τουλάχιστον έως ότου εξελιχθεί το Υ Carinae Β και απομακρυνθεί από την κύρια ακολουθία για να γίνει ένας κόκκινος γίγαντας.