a cunoscut schimbări neobișnuite de luminozitate în ultimii ani. NASA / JPL-Caltech
Știința vânătorii de planete a luat cu adevărat avânt în secolul al XXI-lea, cu metoda tranzitului în frunte. Atunci când o planetă trece prin fața stelei sale părintești, în raport cu linia noastră de vizibilitate, o parte din lumina stelei va dispărea pentru o scurtă perioadă de timp. Aceste tranzite reprezintă o metodă prolifică pentru vânătorii de exoplanete de a căuta lumi în jurul altor stele. Până în prezent, cunoaștem mii de stele cu lumi în jurul lor, iar cele mai multe dintre ele au fost descoperite prin tranzit.
Când proiectezi o misiune optimizată pentru a căuta planete, te aștepți ca tehnica să descopere câteva ciudățenii. Dar nimic nu i-a pregătit pe astronomi pentru bizareria pe care o reprezintă steaua lui Tabby, al cărei flux se diminuează foarte mult, fără semnale care să se repete în mod regulat. După ani de speculații care au implicat scenarii care merg de la furtuni de comete până la megastructuri extraterestre, oamenii de știință au rezolvat în sfârșit misterul. Praful, într-un mod cu totul nou, pare a fi vinovatul.
de la steaua lui Tabby: KIC 8462852. Ele nu arată nici o dovadă a unei mari părți din explicațiile naturale pentru scăderile de flux observate. În infraroșu: IPAC/NASA (2MASS), în stânga; Ultraviolet: STScI (GALEX), în dreapta
Misiunea Kepler a NASA a schimbat regulile jocului, studiind peste 100.000 de stele pe o perioadă de mai mulți ani. Dintre sutele de mii de stele observate de nava spațială Kepler a NASA, una se remarcă ca fiind cea mai neobișnuită. KIC 8462852 – cunoscută în mod colocvial fie ca Steaua lui Tabby/Boyajian (după numele celei care a descoperit comportamentul său interesant, Tabetha Boyajian), fie ca steaua WTF? (de la where’s the flux?) – are o combinație de proprietăți care o fac cu totul unică. În același timp, ea:
- expune scăderi uriașe ale fluxului său, de până la 22% (în timp ce majoritatea planetelor provoacă scăderi de <1%),
- se estompează lent pe scări temporale de zeci de ani, cu evenimente ocazionale de strălucire (ceea ce nu se știe că face nicio altă stea similară),
- în care luminozitatea generală fluctuează în jurul picajelor (mai degrabă decât descreșterea și creșterea lină observată în cazul planetelor),
- dar fără emisie în infraroșu (pe care o posedă toate celelalte stele cu picaje mari de flux).
Aceasta a creat o enigmă uriașă.
imaginat, dar aparatul de imagistică în infraroșu de ultimă generație conceput pentru imagini de discuri de exoplanete este SPHERE, care obține în mod obișnuit rezoluții de ~10″, sau mai puțin de 0,003 grade pe pixel. KIC 8462852 nu are aceste proprietăți sau această emisie în infraroșu. Colaborarea SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) / Arthur Vigan
Nu pot fi planete, deoarece nicio planetă nu este suficient de mare pentru a bloca atât de multă lumină de la steaua sa. Chiar dacă vă imaginați o planetă cu un sistem inelar uriaș, cum ar fi un super-Saturn, acele scăderi de flux ar fi atât periodice, cât și prezintă un model neted cu un platou. Acest lucru contrazice datele disponibile.
care înconjoară tânăra planetă gigantică sau pitica brună J1407b. Lumile cu sisteme inelare extraordinare ar putea produce scăderi mari de flux, dar aceste scăderi ar fi periodice și ar conține o componentă de tip planetar, care nu este observată. Ron Miller
Aceasta ar fi putut fi o stea foarte tânără, cu planetesimale, un disc proto-planetar și un mediu extrem de prăfuit. Am văzut stele cu mari goluri de flux în jurul lor și toate s-au încadrat în această categorie.
Dar steaua lui Boyajian este mult prea bătrână pentru a avea un disc protoplanetar: cu multe sute de milioane de ani prea bătrână. De asemenea, cel mai important, nu prezintă emisia de flux în infraroșu pe care ar trebui să o aibă o stea cu un disc protoplanetar. Acesta este motivul pentru care steaua a fost denumită inițial „WTF?”. (pentru unde este fluxul?).
un disc protoplanetar. Există multe proprietăți necunoscute despre discurile protoplanetare din jurul stelelor asemănătoare Soarelui, dar toate prezintă radiație infraroșie. Steaua lui Tabby nu are niciuna. ESO/L. Calçada
Ar putea fi vorba de o serie de evenimente cometare, în care acestea emit cantități mari de praf care sunt aruncate în sus pe măsură ce intră în cădere pe porțiunea interioară a sistemului solar în cauză. Acest lucru ar putea, așa cum s-a arătat relativ recent, să explice scăderile de flux pe termen scurt care au fost observate.
în apropierea noastră, numită Eta Corvi. Scenariul cometei este una dintre explicațiile pentru întunecarea din jurul stelei lui Tabby, una pe care un spectru astronomic de înaltă calitate a exclus-o acum. NASA / JPL-Caltech
Dar există un alt fenomen pe care această soluție propusă nu îl poate explica: întunecarea pe termen lung a stelei. Această stea nu se numește „steaua lui Tabby” sau „steaua lui Boyajian” pentru că a fost descoperită de acest om de știință anume; doar pentru că ea a condus investigația științifică referitoare la acest nou comportament interesant și important.
Dar această stea este cunoscută de peste un secol, iar observațiile indică o atenuare pe termen lung, pe care acest model nu o poate explica. Praful cometelor este spulberat la scări de câteva luni; ar fi nevoie de un bombardament aproape continuu de comete pentru a susține un flux redus pe o scară de timp de peste un secol. Ar fi nevoie de multe comete pe o orbită similară, ceea ce nu știm cum să obținem.
cu alte două stele al căror flux nu s-a schimbat. Bradley E. Schaefer, via http://arxiv.org/abs/1601.03256
Așadar, ce explicații posibile au rămas? O idee populară care a fost avansată a fost cea a megastructurilor extraterestre: că o civilizație cu mult înaintea umanității, din punct de vedere tehnologic, construia un aparat care bloca periodic (sau aperiodic) un mare procent din lumina stelei. Pe măsură ce structura devenea din ce în ce mai completă, acest lucru ar fi crescut cantitatea de lumină blocată. În ultimul secol, faptul că lumina de la această stea s-a diminuat cu o cantitate atât de semnificativă ar putea fi explicat printr-un progres în ceea ce privește gradul de finalizare a structurii.
Este o idee convingătoare, chiar dacă ieșită din comun.
megastructură care nu este încă completă și care ar putea fi potențial detectabilă de către nava spațială Gaia. Cu toate acestea, nu este ceea ce se întâmplă în jurul KIC 8462852. Dovezile spectrale exclud acest lucru. Kevin McGill / flickr
Dar, datorită unei multitudini de observații ulterioare, știm că este greșit. Motivul? Un obiect precum o megastructură extraterestră ar fi complet opac la lumină: aceasta ar fi incapabilă să treacă prin el. Acest lucru este la fel de valabil și pentru lucruri precum planetele, lunile sau orice alte obiecte „solide” pe care vi le puteți imagina.
Din peste 19000 de imagini realizate în ultimii trei ani, în patru benzi de lungimi de undă diferite, de la lumina albastră până la cea infraroșie, am aflat că lumina albastră este blocată în mod preferențial în toate evenimentele de întunecare: de la scăderile de flux pe termen scurt până la dispariția pe termen lung a stelei. Se cunoaște un singur lucru care poate cauza blocarea luminii albastre în timp ce lumina roșie este transmisă preferențial: particulele de praf care coboară până la o anumită dimensiune minimă.
globul Bok bogat în praf, Barnard 68. Lumina infraroșie nu este blocată aproape la fel de mult, deoarece granulele de praf de dimensiuni mai mici sunt prea mici pentru a interacționa cu lumina de lungime de undă mare. ESO
Prin urmare, trebuie să fie praf. Ceea ce cauzează scăderile de flux, precum și ceea ce cauzează estomparea pe termen lung, trebuie să aibă ambele o origine prăfoasă. Scăderile Kepler și „întunecarea seculară” sunt cauzate de același fenomen. Conform noului articol însuși:
Această extincție cromatică implică dimensiuni ale particulelor de praf care coboară până la ~0,1 microni, sugerând că acest praf va fi spulberat rapid de presiunea radiației stelare, astfel încât norii de praf trebuie să se fi format în câteva luni. Observațiile moderne în infraroșu au fost efectuate într-un moment în care exista o acoperire de praf de cel puțin 12,4% ± 1,3% (ca parte a atenuării seculare), iar acest lucru este în concordanță cu atenuarea care își are originea în praful circumstelar.
Acesta este punctul în care dovezile indică: praful. Dar acest lucru este încă puțin misterios.
o stea, suprapusă cu date recente de la Tabetha Boyajian (2018, via Twitter) care arată unele scăderi recente de flux. Praful nu ar putea fi pe suprafața stelei, așa cum este ilustrat aici. KIC 8462852, o stea din clasa F, este prea fierbinte pentru ca acest lucru să fie plauzibil. T. Boyajian / Twitter
La urma urmei, steaua lui Boyajian este o combinație de lucruri pe care nu ne-am aștepta să le găsim împreună.
- Este în concordanță cu faptul că are o cantitate mare de praf circumstelar, ceea ce în mod normal indică o stea extrem de tânără aflată încă în stadii de formare.
- Steaua însăși este mai strălucitoare, mai fierbinte și mai masivă decât Soarele: emite de peste patru ori mai multă lumină decât Soarele nostru.
- Steaua este bătrână: sute de milioane de ani, arzând stabil pe secvența principală, din toate punctele de vedere.
Cu alte cuvinte, praful pe care îl vedem ar trebui să dureze doar câteva luni, având în vedere proprietățile stelei însăși. Trebuie să existe o modalitate prin care steaua să își refacă praful. Din câte știm, există două posibilități care au sens: fie există un inel de praf extern care are în el nori de praf dens sau evenimente de bombardament infalling, fie există ceva extern stelei care duce la această blocare a luminii stelare.
în jurul acestei stele ar trebui să existe resturi de praf. Dacă este așa, este incredibil de întâmplător faptul că planul este atât de perfect aliniat cu linia noastră de vizibilitate, un eveniment remarcabil și puțin probabil dacă este adevărat. Chiar dacă șansele sunt de 1%, ar fi o enigmă faptul că nu am văzut alte stele similare (cele 99%) fără o astfel de aliniere. NASA / JPL-Caltech
Descreșterea luminozității care a fost observată din 1890 pare să continue până la datele actuale din 2018, dar nu este constantă. În plus, există scăderi de lungă durată, care durează luni de zile, și scăderi mai scurte, care durează o zi sau mai puțin, suprapuse peste ele. Se datorează cu siguranță particulelor de praf, cu dimensiuni de până la aproximativ 100 de nanometri. Raportul dintre modul în care lumina se diminuează la diferite lungimi de undă/culori demonstrează acest lucru și exclude alte ipoteze.
Dar de unde provine acel praf? Pentru a ajuta la restrângerea acestei ipoteze, oamenii de știință implicați au calculat cât de mult praf trebuie să fie implicat pentru a explica evenimentele de întunecare și scădere din ultimii peste 100 de ani. Pentru ceea ce este pur și simplu în planul de tranzit definit doar de punctul nostru de vedere, trebuie să avem o cantitate de praf egală cu aproximativ masa Lunii.
considerată pentru a explica steaua lui Tabby. În schimb, o serie de obiecte asemănătoare unor comete cu perioadă lungă de timp, cu halouri masive de praf, ar putea cauza aceste scăderi temporare și tranzitorii de flux, dar pentru aceasta trebuie să existe o cantitate foarte mare de masă, care să nu fie sub formă de obiecte opace. NASA/JPL-Caltech
Dar ar putea fi mult mai mult. Cercetătorii anteriori au sugerat, de asemenea, că ar putea exista o cantitate mare de praf interstelar, mai îndepărtat, pe care datele o susțin.
Acesta ar putea fie să înlocuiască, fie să fie în plus față de prezența prafului circumstelar. În ceea ce privește un disc de material în jurul stelei, discul este un minim. Ar putea exista o cantitate mare de praf care nu se află doar în planul pe care îl observăm, ci și în afara acestuia: poate într-un halo. Pur și simplu nu știm, dar știm că, dacă există, nu poate fi suficient de aproape pentru a emite radiații infraroșii. Cometele, de asemenea, ar trebui să creeze radiație în infraroșu; Telescopul spațial James Webb ar trebui să fie capabil să spună, atunci când apar scăderile de flux, dacă ipoteza cometei este înăuntru sau în afară.
sau planetele care o orbitează în apropiere ar emite radiație în infraroșu, acolo unde nu se vede nimic. Totuși, dacă există un inel de praf (sau un halo) mai îndepărtat, acest lucru ar putea explica aceste observații. ESA, NASA și L. Calcada (ESO pentru STScI)
Și, în cele din urmă, există o explicație candidată curioasă care a fost propusă: acest praf ar putea fi rezultatul unui caz de indigestie stelară.
Dacă o planetă gigantică gazoasă – să zicem, de mărimea lui Uranus – a fost devorată de această stea, ea ar putea fi vinovată. O inspirație a unei planete sau a unei serii de corpuri planetare cu mult timp în urmă, poate cu secole sau chiar cu multe milenii în urmă, ar fi putut provoca o strălucire temporară, din care steaua revine acum la starea sa inițială, stabilă. Scăderile de flux pe care le observăm, așadar, s-ar putea datora unor resturi planetare de la o perturbare anterioară, sau evaporării și degazării unor corpuri mai mici.
Jupiter este atât de aproape de gazda sa încât atmosfera sa este aruncată în spațiu. Dacă un gigant gazos a fost recent înghițit de KIC 8462852, acesta ar putea „erupe” particule de praf care ar putea cauza întunecarea observată. NASA / GSFC
Indiferent de mecanismul în cauză, putem fi siguri de o singură concluzie: motivul pentru care steaua lui Boyajian s-a întunecat se datorează prafului. Acesta este un praf normal, sub formă de particule, care conține particule cu dimensiuni de până la aproximativ 100 de nanometri, adică mai mici decât lungimea de undă a luminii vizibile. Același praf care cauzează scufundări scurte, de o zi sau mai puțin, cauzează, de asemenea, scufundări care durează mai multe luni și, de asemenea, cauzează declinul care durează de mai bine de un secol. Totul se datorează prafului simplu, normal.
Marea întrebare deschisă care rămâne acum este de unde provine acest praf? Nu este pentru că steaua este tânără sau încă în formare și există constrângeri incredibile ca steaua să aibă un companion nevăzut. Nu poate proveni în totalitate din praful interstelar. A fost devorată o planetă? Este ceva și mai neobișnuit în desfășurare? Singurul mod de a afla va fi cu mai multe – și mai bune – cercetări științifice asupra acestui obiect. Dar un lucru este sigur: chiar dacă megastructuri extraterestre există undeva, ele nu sunt aici.