Gli astronomi hanno dipinto la loro migliore immagine di una variabile RV Tauri, un raro tipo di binario stellare in cui due stelle, una vicina alla fine della sua vita, orbitano all'interno di un tentacolare disco di polvere. Il loro set di dati di 130 anni copre la più ampia gamma di luce mai raccolta per uno di questi sistemi, dalla radio ai raggi X.

"Ci sono solo circa 300 variabili RV Tauri conosciute nella galassia della Via Lattea, " ha detto Laura Vega, un recente dottorando alla Vanderbilt University di Nashville, Tennessee. "Abbiamo concentrato il nostro studio sul secondo più brillante, chiamato U Monocerotis, che ora è il primo di questi sistemi da cui sono stati rilevati raggi X."

Un documento che descrive i risultati, guidato da Vega, è stato pubblicato in Il Giornale Astrofisico .

Il sistema, chiamato U Mon in breve, si trova intorno alle 3, A 600 anni luce di distanza nella costellazione dell'Monocero. Le sue due stelle ruotano l'una intorno all'altra circa ogni sei anni e mezzo su un'orbita inclinata di circa 75 gradi dalla nostra prospettiva.

La stella primaria, un'anziana supergigante gialla, ha circa il doppio della massa del Sole, ma è cresciuto fino a 100 volte la dimensione del Sole. Un tiro alla fune tra pressione e temperatura nella sua atmosfera la fa espandere e contrarsi regolarmente, e queste pulsazioni creano cambiamenti di luminosità prevedibili con cali di luce alternati profondi e poco profondi, un segno distintivo dei sistemi RV Tauri. Gli scienziati sanno meno della stella compagna, ma pensano che sia di massa simile e molto più giovane del primario.

Il disco freddo attorno a entrambe le stelle è composto da gas e polvere espulsi dalla stella primaria mentre si è evoluta. Usando le osservazioni radio dal Submillimeter Array su Maunakea, Hawaii, Il team di Vega ha stimato che il disco ha un diametro di circa 51 miliardi di miglia (82 miliardi di chilometri). Le orbite binarie all'interno di uno spazio centrale che gli scienziati pensano sia paragonabile alla distanza tra le due stelle alla loro massima separazione, quando sono distanti circa 540 milioni di miglia (870 milioni di chilometri).

Quando le stelle sono più lontane l'una dall'altra, sono più o meno allineati con la nostra linea di vista. Il disco oscura parzialmente il primario e crea un'altra fluttuazione prevedibile nella luce del sistema. Vega e i suoi colleghi pensano che questo avvenga quando una o entrambe le stelle interagiscono con il bordo interno del disco, sottrarre flussi di gas e polveri. Suggeriscono che la stella compagna incanali il gas nel proprio disco, che si riscalda e genera un flusso di gas che emette raggi X. Questo modello potrebbe spiegare i raggi X rilevati nel 2016 dal satellite XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea.

"Le osservazioni XMM fanno di U Mon la prima variabile RV Tauri rilevata nei raggi X, " ha detto Kim Weaver, lo scienziato del progetto XMM degli Stati Uniti e un astrofisico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "È entusiasmante vedere le misurazioni multilunghezza d'onda terrestri e spaziali che si uniscono per darci nuove informazioni su un sistema a lungo studiato".

Nella loro analisi di U Mon, Il team di Vega ha anche incorporato 130 anni di osservazioni della luce visibile.

La prima misurazione disponibile del sistema, raccolti il ​​25 dicembre, 1888, proveniva dagli archivi dell'American Association of Variable Star Observers (AAVSO), una rete internazionale di astronomi dilettanti e professionisti con sede a Cambridge, Massachusetts. L'AAVSO ha fornito ulteriori misurazioni storiche che vanno dalla metà degli anni '40 ad oggi.

I ricercatori hanno anche utilizzato immagini archiviate catalogate dal Digital Access to a Sky Century @ Harvard (DASCH), un programma presso l'Harvard College Observatory di Cambridge dedicato alla digitalizzazione di immagini astronomiche da lastre fotografiche in vetro realizzate da telescopi terrestri tra il 1880 e il 1990.

La luce di U Mon varia sia perché la stella primaria pulsa sia perché il disco la oscura parzialmente ogni 6,5 anni circa. I dati combinati AAVSO e DASCH hanno permesso a Vega e ai suoi colleghi di individuare un ciclo ancora più lungo, dove la luminosità del sistema aumenta e diminuisce circa ogni 60 anni. Pensano che un ordito o un grumo nel disco, situato tanto lontano dal binario quanto Nettuno dal Sole, causa questa variazione extra mentre orbita.

Vega ha completato la sua analisi del sistema U Mon come Harriett G. Jenkins Predoctoral Fellow della NASA, un programma finanziato dal Minority University Research and Education Project della NASA Office of STEM Engagement.

"Per la sua tesi di dottorato, Laura ha usato questo set di dati storici per rilevare una caratteristica che altrimenti sarebbe apparsa solo una volta nella carriera di un astronomo, " ha detto il co-autore Rodolfo Montez Jr., un astrofisico al Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian, anche a Cambridge. "È una testimonianza di come la nostra conoscenza dell'universo si costruisce nel tempo".

Co-autore Keivan Stassun, un esperto in formazione stellare e consigliere di dottorato di Vega a Vanderbilt, osserva che questo sistema evoluto ha molte caratteristiche e comportamenti in comune con i binari appena formati. Entrambi sono incorporati in dischi di gas e polvere, estrarre materiale da quei dischi, e produrre deflussi di gas. E in entrambi i casi, i dischi possono formare orditi o grumi. Nei binari giovani, quelli potrebbero segnalare l'inizio della formazione del pianeta.

"Abbiamo ancora domande sulla funzione nel disco di U Mon, cui si può rispondere con future osservazioni radio, " Disse Stassun. "Ma per il resto, ci sono molte delle stesse caratteristiche. È affascinante come queste due fasi della vita binaria si rispecchino l'una con l'altra".