Astronomowie zawodowi i amatorzy połączyli siły ze sztuczną inteligencją, aby znaleźć niezrównane trio gwiazd o nazwie TIC 290061484 dzięki kosmicznym „światłom stroboskopowym” zarejestrowanym przez należący do NASA satelitę TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).
Układ zawiera zestaw bliźniaczych gwiazd krążących wokół siebie co 1,8 dnia oraz trzecią gwiazdę, która okrąża parę w zaledwie 25 dni. Odkrycie pobija rekord najkrótszego zewnętrznego okresu orbitowania tego typu układów, ustanowiony w 1956 roku, w którym trzecia gwiazda okrążała wewnętrzną parę w ciągu 33 dni.
„Dzięki zwartej, skierowanej krawędziowo konfiguracji systemu możemy mierzyć orbity, masy, rozmiary i temperatury jego gwiazd” – powiedział Veselin Kostov, naukowiec w Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA w Greenbelt w stanie Maryland oraz Instytutu SETI w Mountain View w Kalifornii. „Możemy zbadać, jak powstał system i przewidzieć, jak może ewoluować”.
Artykuł pod kierownictwem Kostova opisujący wyniki został opublikowany 2 października w The Astrophysical Journal.
Migotanie w świetle gwiazd pomogło odkryć zwarte trio znajdujące się w gwiazdozbiorze Łabędzia. Z naszej perspektywy system wydaje się prawie płaski. Oznacza to, że każda z gwiazd przecina się tuż przed sobą lub zaćmiewa się podczas krążenia. Kiedy tak się dzieje, bliższa gwiazda blokuje część światła gwiazdy dalszej.
Wykorzystując uczenie maszynowe, naukowcy przefiltrowali ogromne zbiory danych dotyczących światła gwiazd z TESS, aby zidentyfikować wzorce przyciemnienia, które ujawniają zaćmienia. Następnie mały zespół naukowców-obywateli przeprowadził dalszą filtrację, opierając się na wieloletnim doświadczeniu i nieformalnym szkoleniu, aby znaleźć szczególnie interesujące przypadki.
Ci astronomowie-amatorzy, którzy są współautorami nowego badania, poznali się jako uczestnicy internetowego obywatelskiego projektu naukowego o nazwie Planet Hunters, który był aktywny w latach 2010–2013. Wolontariusze nawiązali później współpracę z zawodowymi astronomami, aby stworzyć nowy projekt o nazwie Grupa Badań Wizualnych działająca od ponad dekady.
„Szukamy głównie sygnatur kompaktowych układów wielogwiazdowych, niezwykłych gwiazd pulsujących w układach podwójnych i dziwnych obiektów” – powiedział Saul Rappaport, emerytowany profesor fizyki w MIT w Cambridge. Rappaport jest współautorem artykułu i od ponad dziesięciu lat pomaga kierować grupą badań wizualnych. „Identyfikacja takich systemów jest ekscytująca, ponieważ są one rzadko spotykane, ale mogą być częstsze, niż sugerują obecne statystyki”. Wiele z nich prawdopodobnie plami naszą galaktykę, czekając na odkrycie.
Naukowcy twierdzą, że częściowo dlatego, że gwiazdy w nowo odkrytym układzie krążą niemal w tej samej płaszczyźnie, jest on prawdopodobnie bardzo stabilny pomimo swojej ciasnej konfiguracji (orbity tria mieszczą się na mniejszym obszarze niż orbita Merkurego wokół Słońca). Grawitacja każdej gwiazdy nie zakłóca zbytnio pozostałych, tak jak mogłoby to mieć miejsce, gdyby ich orbity były przechylone w różnych kierunkach.
Ale chociaż ich orbity prawdopodobnie pozostaną stabilne przez miliony lat, „nikt tu nie mieszka” – powiedział Rappaport. „Uważamy, że gwiazdy powstały razem w wyniku tego samego procesu wzrostu, co uniemożliwiłoby planetom formowanie się bardzo blisko którejkolwiek z gwiazd”. Wyjątkiem może być odległa planeta krążąca wokół trzech gwiazd tak, jakby były jedną.
W miarę starzenia się gwiazd wewnętrznych będą się rozszerzać i ostatecznie łączyć, wywołując eksplozję supernowej za około 20 do 40 milionów lat.
W międzyczasie astronomowie polują na gwiazdy potrójne o jeszcze krótszych orbitach. Trudno to osiągnąć przy obecnej technologii, ale nowe narzędzie jest już w drodze.
Zdjęcia z nadchodzącego rzymskiego teleskopu kosmicznego Nancy Grace należącego do NASA będą znacznie bardziej szczegółowe niż te z TESS. Na tym samym obszarze nieba pokrytym pojedynczym pikselem TESS zmieści się ponad 36 000 pikseli rzymskich. I podczas gdy TESS przyjrzy się całemu niebu z szerokiego, płytkiego punktu, Roman wniknie głęboko w serce naszej galaktyki, gdzie gromadzą się gwiazdy, dostarczając próbkę rdzenia, a nie muskając całą powierzchnię.
„Niewiele wiemy o wielu gwiazdach w centrum galaktyki, z wyjątkiem najjaśniejszych” – powiedział Brian Powell, współautor i analityk danych w Goddard. „Wysokiej rozdzielczości obraz Romana pomoże nam zmierzyć światło gwiazd, które zwykle rozmywają się razem, zapewniając najlepszy jak dotąd wgląd w naturę układów gwiezdnych w naszej galaktyce”.
A ponieważ Roman będzie monitorował światło setek milionów gwiazd w ramach jednego ze swoich głównych badań, pomoże to astronomom znaleźć więcej układów potrójnych gwiazd, w których wszystkie gwiazdy zaćmiewają się nawzajem.
„Jesteśmy ciekawi, dlaczego nie odkryliśmy takich układów gwiezdnych z jeszcze krótszymi okresami orbit zewnętrznych” – powiedział Powell. „Roman powinien pomóc nam ich znaleźć i przybliżyć nas do ustalenia, jakie mogą być ich ograniczenia”.
Roman mógł także znaleźć gwiazdy zaćmieniowe połączone w jeszcze większe grupy – pół tuzina, a może nawet więcej, wszystkie krążące wokół siebie niczym pszczoły brzęczące wokół ula.
„Zanim naukowcy odkryli potrójne zaćmienia układów potrójnych gwiazd, nie spodziewaliśmy się, że tam będą” – powiedział współautor Tamás Borkovits, starszy pracownik naukowy w Obserwatorium Baja na Uniwersytecie w Szeged na Węgrzech. „Ale kiedy je znaleźliśmy, pomyśleliśmy: czemu nie? Roman również może odkryć nigdy wcześniej niewidziane kategorie układów i obiektów, które zaskoczą astronomów”.