Originalillustration av protoplanetarisk skiva av Sahl Rowther, et al. med binära stjärnor tillagda av Poon, et al. Kredit:Poon, Zhu, Zanazzi, U of T; Sahl Rowther, et al, Warwick University
Ett internationellt team av astronomer har bara identifierat det andra och tredje exemplet på en sällsynt typ av stjärnsystem som består av två centrala stjärnor som kretsar runt varandra, omgivna av en märklig skiva av gas och damm.
"Om det fanns en planet i ett av dessa system skulle det vara som planeten Tatooine från Star Wars", säger Michael Poon, doktor. student vid Faculty of Arts &Sciences David A. Dunlap Department of Astronomy &Astrophysics och en av två forskare vid University of Toronto som är involverade i upptäckten.
"Du skulle se två solar på himlen som kretsar runt varandra. Dessutom finns det en skiva runt stjärnorna. Se Saturnus ringar men mycket, mycket större - med stjärnorna i mitten."
Sådana skivor kallas protoplanetära skivor eftersom de så småningom bildas till familjer av planeter som vårt solsystem. De nyupptäckta systemen är sällsynta eftersom deras skivor ligger i vinkel mot deras centrala stjärnors banor.
"Upptäckten av objekt som dessa är viktigt för vår förståelse av planetbildning", säger J.J. Zanazzi, postdoktor vid fakultetens Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA). "Planeter föds från dem, så förekomsten av skivor runt dubbelstjärnor visar att det är troligt att vi kommer att hitta fler planeter som kretsar kring binärer.
"De kommer också att hjälpa oss att förstå om liv kan existera på en planet som kretsar kring en dubbelstjärna i en vinkel på grund av hur den orienteringen påverkar temperatur och andra förhållanden."
Upptäckten av de nya föremålen, betecknade Bernhard-1 och Bernhard-2, beskrivs i en artikel som publiceras den 4 juli i The Astrophysical Journal Letters .
Huvudförfattare är Wei Zhu från Tsinghua University, Peking, tidigare postdoktor vid fakulteten för konst och vetenskaps kanadensiska institut för teoretisk astrofysik (CITA). Zanazzi och Poon är U of T-medförfattare.
Bernhard-1 och Bernhard-2 är så avlägsna att vi inte kan se deras två centrala stjärnor var för sig (sådana par stjärnor är kända som dubbelstjärnor). Istället ser vi bara en enda ljuspunkt och mäter den totala ljusstyrkan för binären.
Forskarna identifierade de nya objekten genom att analysera de komplexa och distinkta variationerna i ljusstyrka som orsakas av deras ovanliga geometri. En graf över dessa variationer över tiden kallas en ljuskurva och ljuskurvorna för de nya systemen matchar den för det första sådana systemet som någonsin upptäckts – ett objekt som kallas Kearns Herbst 15D (KH 15D).
Ljuskurvorna för Bernhard-1 och Bernhard-2 sjunker till en bråkdel av sin högsta ljusstyrka - den förra i 112 dagar var 192:e dag; det senare under 20 dagar var 62:e dag. Dessa fall är tecknet på att en av stjärnorna i varje binär rör sig bakom skivan sett från jorden. När stjärnan dyker upp igen, återgår ljusstyrkan i systemet till det normala.
När medförfattarna jämförde de senaste observationerna med arkivdata som går tillbaka årtionden, fann de att båda objekten varierade i ljusstyrka under mycket längre perioder. Tidigare analys av KH 15D av Poon, Zhu och Zanazzi, tillsammans med andra forskares arbete, drog slutsatsen att detta långsiktiga mönster avslöjade att skivan och stjärnorna stod i vinkel mot varandra.
Eftersom binära stjärnor och deras protoplanetära skivor kondenserar från samma stora, snurrande moln av material, ligger skivan vanligtvis i samma plan som stjärnornas banor – precis som banorna för de flesta planeter och månar i vårt solsystem ligger på samma plan. Föreställ dig två konståkare, som håller varandra i hand, snurrar runt varandra medan andra åkare kretsar runt paret; alla åker skridskor på samma plan av isens yta.
Men KH 15D, Bernhard-1 och Bernhard-2 är sällsynta eftersom deras cirkumbinära skivor är i vinkel mot planet för de kretsande stjärnorna. På grund av denna lutning vacklar skivorna som en snurra, en rörelse som kallas precession, när de rör sig mellan oss och stjärnorna, vilket gör att ljuset från de centrala stjärnorna dämpas. För KH 15D kan den dimringscykeln ta allt från 60 till 6 000 år.
De två typerna av variationer i ljusstyrka kombineras för att skapa signaturljuskurvan för KH 15D-liknande objekt.
Upptäckten av Bernhard-1 och Bernhard-2 gjordes när Klaus Bernhard, en amatörastronom och medlem av Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, analyserade data från Zwicky Transient Facility. ZTF:s instrument övervakar hela den norra himlen varannan dag och ger data för otaliga objekt under långa tidsperioder.
Genom att kamma igenom uppgifterna upptäckte Bernhard KH 15D-liknande kandidater. Han delade sedan sina fynd med Poon, Zanazzi och Zhu vars ytterligare analys avslöjade Bernhard-1 och Bernhard-2.
Nu när forskarna har hittat ytterligare två av dessa sällsynta himmelska föremål, är de optimistiska att fler upptäckter kommer att följa.
"Just den här månaden släppte Gaia sina senaste data", säger Zanazzi om rymduppdraget som har observerat en miljard stjärnor i Vintergatans galax sedan den lanserades 2013. "Och nu när vi har den här modellen för dessa objekt, har vi Jag hoppas att vi kan använda den för att hitta fler objekt att lägga till i listan."
"Vi hoppas också att fler observatörer kommer att titta på Bernhard-1 och Bernhard-2 under längre perioder", säger Poon. "Vi har tur att KH 15D har observerats vid en speciell tidpunkt där dess orientering gör att ljuset från de centrala stjärnorna dämpas. Vi är övertygade om att Bernhard-1 och Bernhard-2 också finns i denna gynnsamma orientering, så att vi har mer observationer kommer att öka vår förståelse för dessa sällsynta föremål." + Utforska vidare
