Hjärtat kan vara förbryllande och mystisk – så också med ovanliga astronomiska objekt som kallas hjärtslagsstjärnor.

Hjärtslagsstjärnor, upptäckt i stort antal av NASA:s rymdteleskop Kepler, är binära stjärnor (system av två stjärnor som kretsar runt varandra) som fick sitt namn eftersom om du skulle kartlägga deras ljusstyrka över tid, resultatet skulle se ut som ett elektrokardiogram, en graf över hjärtats elektriska aktivitet. Forskare är intresserade av dem eftersom de är binära system i långsträckta elliptiska banor. Detta gör dem till naturliga laboratorier för att studera stjärnors gravitationseffekter på varandra.

I ett hjärtslagstjärnsystem, avståndet mellan de två stjärnorna varierar drastiskt när de kretsar runt varandra. Hjärtslagsstjärnor kan komma så nära som några stjärnradier varandra, och så långt som 10 gånger det avståndet under loppet av en omloppsbana.

Vid punkten för deras närmaste möte, stjärnornas ömsesidiga gravitationskraft gör att de blir något ellipsoida till formen, vilket är en av anledningarna till att deras ljus är så varierande. Detta är samma typ av "tidvattenkraft" som orsakar havsvatten på jorden. Genom att studera hjärtslagsstjärnor, astronomer kan få en bättre förståelse för hur detta fenomen fungerar för olika typer av stjärnor.

Tidvattenkrafter får också hjärtslagsstjärnor att vibrera eller "ringa" - med andra ord, stjärnornas diameter fluktuerar snabbt när de kretsar runt varandra. Denna effekt är mest märkbar när man kommer närmast.

"Du kan tänka på stjärnorna som klockor, och en gång varje omloppsrotation, när stjärnorna kommer närmast, det är som om de slår varandra med en hammare, " sa Avi Shporer, NASA Sagan postdoktor vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, och huvudförfattare till en nyligen genomförd studie om hjärtslagsstjärnor. "En eller båda stjärnorna vibrerar genom sina banor, och när de kommer närmare varandra, det är som om de ringer väldigt högt."

Kepler, nu i sitt K2-uppdrag, upptäckt ett stort antal hjärtslagsstjärnor bara under de senaste åren. En studie från 2011 diskuterade en stjärna som heter KOI-54 som visar en ökning av ljusstyrkan var 41,8:e dag. Under 2012, en efterföljande studie karakteriserade 17 ytterligare objekt i Kepler-data och kallade dem "hjärtslagsstjärnor." För att karakterisera dessa unika system, ytterligare data och forskning krävdes.

Shporers studie, publiceras i Astrofysisk tidskrift , mätte banorna för 19 hjärtslagsstjärnsystem – den största batch som någonsin karaktäriserats i en enda studie. Författarna följde upp kända hjärtslagsstjärnor, som tidigare identifierats av Kepler-uppdraget. Specifikt, de använde ett instrument på W.M. Keck Observatory-teleskop på Hawaii kallas High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), som mäter våglängderna för inkommande ljus, som sträcks ut när en stjärna rör sig bort från oss och kortare i rörelse mot oss. Denna information gör det möjligt för astronomer att beräkna hastigheten på objekten längs siktlinjen, och mät banans form.

"Vi fann att hjärtslagsstjärnorna i vårt prov tenderar att vara varmare än solen och större än solen, " Sa Shporer. "Men det är möjligt att det finns andra med olika temperaturintervall som vi ännu inte mätt."

Studieförfattare postulerar också att vissa binära system av hjärtslagsstjärnor kan ha en tredje stjärna i systemet som ännu inte har upptäckts, eller till och med en fjärde stjärna.

"Bara existensen av hjärtslagsstjärnor är lite av ett pussel, " sa Susan Mullally (tidigare Thompson), en SETI-institutets forskare som arbetar för Kepler-missionen vid NASA:s Ames Research Center i Moffett Field, Kalifornien, och medförfattare till studien. "All tidvattensträckning av dessa hjärtslagsstjärnor borde snabbt ha fått systemet att utvecklas till en cirkulär bana. En tredje stjärna i systemet är ett sätt att skapa den mycket utsträckta, elliptiska banor vi observerar."

Forskare driver för närvarande uppföljningsstudier för att söka efter tredjestjärnans komponenter i hjärtslagsstjärnsystem.

"Vi ser fram emot fortsatt samarbete mellan mark- och rymdobservatorier för att bättre förstå hjärtslagsstjärnornas komplexa inre funktion, " sa Shporer.