Zeta Capricorni, lehetséges szupernóva?

A gyanútlan észlelő amatőrcsillagász lefényképez egy általa egyszerű kettős csillagnak tartott rendszert, aztán kicsit bővebben megtúrja a katalógusokat és  mindjárt izgalmassá válik az észlelés, mindjárt másként tekint a megfigyelt rendszerre. Így jártam én is a Zeta Capricorni, vagy SEE 446 jelű kettős csillaggal is. Lehetséges, hogy egy időzített bomba ez a rendszer? Lehet, hogy egy látványos szupernóva robbanásban múlik ki? Ezekre a kérdésekre is megpróbálok választ adni ebben a bejegyzésben, ez mellett röviden leírom nyomozásom eredményét.

A kecskefejű, halfarkú csillagkép egyike az emberiség legrégebbi  égi ablakzatainak. Eredete a régmúltba vész, de már a sumérok is egy érdekes, hibrid lényként ábrázolták agyagtábláikon ezt a csillagképet. Ez az ábrázolásmód napjainkig fent maradt. Eredetére a különböző népek különböző meséket találtak ki. A görögök szerint Pán isten a Nílusban fürdött, amikor Tüphón nevű szörny megijesztette. Az isten páni félelmében alakot akart váltani, de ez csak részben sikerült, mert alsó fele hal lett, a felső teste kecske maradt. 

John Bevis XVIII századi angol asztronómus, a Rák köd felfedezője, szerette volna kiadni Uranographica Britannica című égabroszát, de ebből nem lett semmi, viszont a rajzok már elkészültek. A következő ábra ebből a műből származik és a Bak csillagképet ábrázolja.

A Bak ábrázolása a XVIII. századi csillagtérképen.

A csillagunk a halfarok kezdeténél található. Több elnevezése is van, ez az aktuálisan böngészett katalógustól függ, Történeti, köznapi elnevezést csak a kínaiak adtak neki, egyik régi királyságuk után Yennek nevezték. Arabok, akinek nagyon sok csillagnevet köszönhetünk, nem nevezték el, vagy nem maradt fent, vagy én nem találtam. Általában a Bayer-féle nevezéktan szerint Zéta Capricorni-ként emlegetik.  

A következő kép a csillag helyzetét ábrázolja, ahova én a Washington Double Star (WDS) katalógusban nyilvántartott nevén jelöltem be. 

A Zeta Capricorni helyzete a Stellarium csillagtérképen.

A csillag kettős voltát 1897-ben T.J.J. See, amerikai csillagász fedezte fel, aki egy főcsillaghoz közel látszó 12 magnitúdós csillagot mért ki. A WDS a mai napig ezt az egy kísérőt tartja nyilván, de ezt is igen régen, 1998-ban mérték utoljára. Ezért is döntöttem az új észlelés mellett.

Az ausztráliai Siding Spring-ben levő 32 cm-es robottávcső 2022. október 22-én készítette el a kívánt képeket, amelyeken végre elkezdhettem a munkát. A következő képen a Zéta Capricorni és társa látható a T33-as műszer felvételén. 

A Zeta Capricorni kettős csillag és tagjai bejelölve.

Mérési eredményemet az alábbi táblázat tartalmazza, összehasonlításul közlöm a WDS 1998-as adatait is.

Forrás	Szeparáció (")	Pozíció szög (°)	ΔM	Magnitúdó1	Magnitúdó2
WDS 1998-as adat	17,29	11,90	8,76	3,74	12,50
Saját 2022-es adat	16,45	13,01	8,13	3,53	11,66
Eltérések	0,84	1,11	0,63	0,21	0,84

Amint látható, az eltelt 24 évben történt némi elmozdulás a rendszerben mind szeparációban, mind pozíció szögben. A fényesség adatokat a GAIA misszió legújabb adatbázisából a DR3-ból vettem. Most ez az adatbázis a legpontosabb égboltfelmérés, amely egy rakás adatot tartalmaz több millió csillagra.

A rendszer távolságát is a GAIA asztrometriai műhold mérése alapján számítottam ki, amire ~442 fényévet kaptam. A különböző katalógusok ettől eltérő távolság adatokat tartalmazhatnak, régebbi mérések nyomán. A GAIA adatok alapján meghatározhatók a tagok fizikai jellemzői is. Az alábbi táblázatban összefoglaltam a főbb tulajdonságokat a mi Napunkhoz viszonyítva.

Tag	Sugár RꙨ	Tömeg MꙨ	Lum LꙨ	Hőmérséklet K°	Abs Magn	Vizuális m
A	27,107	31,15	626,316	4925	-2,14	3,53
B	7,178	9,86	44,455	4985	0,72	11,66
b (törpe)	0,086	0,90	0,029	23200	8,64	14,31

Amint látszik a fenti táblázatban szerepel egy újabb tag. Nos, ezért vált érdekessé ez a rendszer. A főcsillag melletti, távcsövekkel láthatatlan kísérőt Erika Bőhm-Vitense német származású amerikai asztrofizikus mutatta ki egy 1980-as cikkében. A törpe tulajdonságait az ő adatai alapján számoltam ki, ami végül is a táblázatba került. Azt is bebizonyította, hogy a törpe olyan közel kering a főcsillaghoz, hogy közöttük anyagátadás zajlik, a főcsillag anyaga táplája a forró, fehér törpe csillagot. Ez a törpe a WDS-ben nem kapott külön jelzést, ezért én b-vel jelölöm a továbbiakban. A következő kép segít elképzelni, hogyan is néz ki a ez a rendszer.

Így nézhet ki a Zéta Capricorni főcsillaga. Forrás:Getty Images

Az igaz, hogy sem vizuálisan, sem fotografikusan nem észlelhető a törpe kísérő, viszont azt tudjuk ~6 évente kerüli meg a főcsillagot, és ismertek még egyéb pályadatai is, így pozíciója elég nagy pontossággal meghatározható, amit a következő kép mutat.

A törpe kísérő helyzete napjainkban.

Azt láthatjuk, hogy a Földről nézve a törpe legnagyobb távolsága a főcsillagtól nem éri el a 0,01"-t, ami azt jelenti, hogy csak spektroszkópiai mérésekkel lehet csak megfigyelni, ami sajnos már túl mutat egy amatőr csillagász műszerezettségi lehetőségén. Bár, ahogy a populáris technika a fejlődik, ki tudja...

Egy csillagokról szóló irományból nem maradhat ki a Hertzspung-Russel diagram (HRD). Most sem lesz ez másként. A következő képen a rendszer három tagját ábrázoltam, a Napunkkal együtt. 

A Zeta Capricorni HRD-je.

Az ábrán a WDS-beli felfedező kódjával jelöltem az egyes tagokat. Az A és B komponens az óriáság közepén tanyázik, míg az általam b-vel jelzett törpe a helyén a fehér törpék között látszik.

A rendszer tagjainak a napunkhoz és egymáshoz viszonyított mértét segít elképzelni a következő kép.

A Zéta Capricorni tagjainak összehasonlítása.

A főcsillag nem fért el a rajzon, csak bal oldalon sikerült hozzávetőlegesen jelölni. A törpe mérete sem arányos, a láthatósága érdekében kissé megnöveltem, különben csak egy pötty lenne. Viszont az arányok érzékeltetéséhez így is megfelelő.

Végül, a címbeli kérdésre választ is adjak, röviden nem. Nem lesz szupernóva ebből a rendszerből. Ahhoz, hogy I.a. típusú nóva legyen, mint az ilyen spektroszkópikus binaryknál szokás, a kísérő fehér törpe tömegének el kell érnie a legalább 1,44 M_Ꙩ tömeget. Amint kiderült Erika Böhm-Vitense 1980-as dolgozatából a törpe tömege ~0,96 M_Ꙩ . Szerintem van még jó pár millió esztendönk, hogy ez a törpe annyira felhízzon a szomszédos óriáscsillag anyagából, hogy robbanás közeli állapotba kerüljön.       

Irodalom:

- Erika Böhm-Vitense (1980) The White Dwarf Companion of the Barium Star Z(eta) Capricorni. The Astrophysical Journal, 239:L79-L83, 1980 July 15.

- Collins, K. A., Kielkopf, J. F., Stassun, K. G., & Hessman, F. V. (2017). AstroImageJ: Image processing and photometric extraction for ultra-precise astronomical light curves. The Astronomical Journal, 153(2), 77. doi:10.3847/1538-3881/153/2/77

-Harshaw, R., (2020). Using Plot Tool 3.19 to Generate Graphical Representations of the Historical Measurement Data. Journal of Double Star Observations, 16 (1), 386 - 400.

-Gaia Collaboration. VizieR Online Data Catalog: Gaia EDR3 (2020). VizieR Online Data Catalog., https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020yCat.1350....0G. Provided by the SAO/NASA Astrophysics Data System.