Objav šesťhviezdy zloženej z troch zákrytových dvojhviezd

Poznáte nejaké šesťhviezdy? Teda šestice gravitačne viazaných hviezd obiehajúcich okolo spoločného ťažiska. Málokto asi vie, že napríklad hviezda Castor v súhvezdí Blížencov, alebo  aj druhá hviezda v oji Veľkého voza - Mizar a Alcor - práve takéto šesťhviezdy sú. Zatiaľ nepoznáme vo vesmíre veľa šesťnásobných systémov. Podľa aktuálnej štatistiky publikovanej v Multiple Star Catalog (skr. MSC) ich je len 13.

Vo všeobecnosti väčšinu šesťhviezd tvorí tesný vnútorný pár sprevádzaný vzdialenejšou zložkou, alebo prípadne ďalším párom, pričom ich vzájomný obeh je veľmi pomalý, niekedy dokonca nepozorovateľný. Ďalšie zložky systému sú v podobnej konfigurácii k tejto vnútornej štvorhviezde – teda okolo takejto štvorhviezdy obieha ešte jedna vzdialenejšia tesná dvojhviezda. Táto tzv. hierarchická štruktúra systému je dlhodobo stabilná a preto aj takéto systémy pozorujeme. Vďaka údajom z družice TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), skombinovanými s obrovským úsilím nadšených astronómov - amatérov prezerajúcich stovky tisíc hviezd v databáze, sa podarilo objaviť niekoľko veľmi zaujímavých hviezdnych sústav. Táto snaha bola korunovaná úplne ojedinelým objavom a práve prijatým článkom do prestížneho amerického časopisu Astronomical Journal. Štúdia pojednáva o šesťhviezde s celkovo troma zákrytovými dvojhviezdami. Ide teda o gravitačne viazaný systém, v ktorom obiehajú okolo seba (presnejšie: okolo spoločného ťažiska) tri dvojhviezdy a my sme veľmi blízko rovine ich obehu. Preto zo Zeme vidíme pravidelne sa striedajúce zákryty ich zložiek. Kvôli tejto unikátnej konfigurácii sme schopní len na základe fotometrických údajov zistiť, že ide o šesťhviezdu.

Práve fakt, že tu máme šesť hviezd v troch zákrytových pároch, je celkom unikátny. Žiadny taký ďalší systém vo vesmíre zatiaľ nepoznáme. Sústavu vidíme ako jednu hviezdu s označením TIC 168789840 a nachádza sa na južnej oblohe v súhvezdí Eridanus.  Je relatívne jasná (11 magnitúd, teda 100x slabšia než najslabšie hviezdy viditeľné voľným okom) a preto sa dá pozorovať pomerne malými ďalekohľadmi s priemerom okolo 15 cm. Hviezda je od nás vzdialená asi 600 parsekov, teda nejakých 1950 svetelných rokov. Na  dátach z fotometrie je vidieť striedanie šiestich rôznych typov zákrytov (z každého páru sú totiž dva typy zákrytov a to primárny a sekundárny – keď prvá hviezda zakrýva druhú a potom druhá tú prvú) a to je ozaj jedinečné. Všetky zákrytové periódy sú krátke, konkrétne:  dvojhviezda A so zložkami A1 a A2 - 1,570 dňa, dvojhviezda B (B1+B2) - 8,217 dňa a dvojhviezda C (C1+C2) - 1,306 dňa, čo je veľmi výhodné kvôli pozemským pozorovaniam. Prakticky každú noc totiž dochádza k nejakému zákrytu. Zákryty síce nie sú hlboké (len na úrovni stotín magnitúdy), ale okrem zákrytov páru C sú dobre pozorovateľné. Navyše vieme, že pár A obieha s párom C okolo spoločného ťažiska raz za 3,7 roka a celá táto štvrohviezda (AC) potom obieha s dvojhviezdou B okolo seba raz za približne 2000 rokov.

Pokiaľ sa týka práve publikovanej analýzy, tak okrem údajov zo satelitu TESS boli použité aj spektrá zo spektrografov CHIRON na 1,5 m teleskope na Cerro Tololo v Čile  a  TRES na 1,5 m ďalekohľade na Mt. Hopkins v Arizone, doplnených ešte o snímku s veľmi vysokým rozlíšením zo 4,1 m teleskopu SOAR na Cerro Pachón v Čile. Práve vďaka týmto pozorovaniam sa podarilo zistiť, že systém je aj opticky rozlíšiteľný (štvorhviezda AC je od dvojhviezdy B v súčasnej dobe vo vzdialenosti 0,42 oblúkovej sekundy). Zo spektier sa  ukázalo, že sa v ňom dajú pozorovať len primárne zložky všetkých troch dvojhviezd. Ako veľmi prekvapivé sa ukázalo, že všetky tri páry si sú navzájom veľmi podobné čo do hmotností jednotlivých zložiek - všetky primárne zložky totiž majú hmotnosti medzi 1,2 - 1,3 hmotnosti Slnka, zatiaľ čo sekundárne zložky majú asi polovičné hmotnosti. Práve preto sa nedali v spektrách detegovať, majú oveľa menšiu svietivosť ako primárne. Hlavná časť analýzy bola založená na simuláciách existujúcich údajov metódou Monte - Carlo (fotometria, spektrá) Saulom Rappaportom z MIT v USA, spoločne s analýzou celého systému pomocou špeciálneho softwaru vykonanou Tamásom Borkovitsom (Baja & Konkoly & ELTE observatory, Maďarsko). Toto sa ukázalo ako veľmi efektívny nástroj na určenie fyzikálnych parametrov sústavy, vedúci k presvedčivým a konzistentným výsledkom aj napriek tomu, že nemáme napríklad práve spektrá sekundárnych zložiek. Celá analýza nebola jednoduchá, vyžiadala si niekoľko mesiacov intenzívnej práce a komunikácie vo vnútri autorského tímu, ktorý sa za ten čas rozrástol na úctyhodných 50 členov.

Publikované v časopise QUARK 4/2021, RNDr. Zdeněk Komárek

Na hornom obrázku je družica TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) , vďaka ktorej bola táto unikátna sústava objavená.

Zdroj obrázkov:

Družica TESS.jpeg :  https://www.nasa.gov
Schéma sústavy šesťhviezdy.jpeg: https://arxiv.org/pdf/2101.03433.pdf