Hat tagból álló csillagrendszer az Északi Korona csillagképben

 

Pár napos holdi kitérő után ismét vissza a kettős csillagok világába! A Herkules és az Ökörhajcsár csillagképek között egy félkör alakú csillagkép látszik, melynek neve Északi Korona. E nem túl nagy csillagképben rejtőzik a mostani bejegyzésem témája egy igen összetett 6 csillagból álló rendszer. Azért találtam érdekesnek, mert rendkívül összetett, van benne szoros, alig szétválasztható pár és van olyan tagja, amely nagyon messze látszik az elsődleges csillagától. A számításaim pedig azt mutatják, hogy ez a 6 csillag, dacára a nagy térbeli távolságaiknak valahogy mégis fizikailag összetartozó rendszert alkot. Vezető kép a Corona Borealis csillagkép ábrázolása Alexander Jamieson 1822-es atlaszából.

Az Északi Korona (Corona Borealis) csillagkép nem túl nagy kiterjedésű, semmi rendkívüli látnivalót nem tartogat, de a kettős csillagok szerelmesei ráakadhatnak itt némi csemegére. Maga a csillagkép Ariadné koronáját jelképezi, a magyar csillaghit pedig Szűz Mária koszorúját látta benne. Itt található a WDS 16147+3352, STF 2032, Sigma CrB, 17 CrB jelű hat csillagból álló rendszer. A főcsillag, igaz halványan, de szabad szemmel is látható. Az alábbi képen nyíl mutatja a helyzetét.

1. ábra: Az STF 2032 hatos rendszer helye az égbolton. Forrás Stellarium.

 A rendszer főcsillagát és annak igen szoros kísérőjét 1780-ban William Herschel, a kettőscsillagászat atyja, H I. 3. néven regisztrálta katalógusába, majd Friedrich G.W. Struve 1830-as években tüzetesen megvizsgálva STF 2032 sorszámmal vette fel híres katalógusába, kibővítve a kezdeti két tagot további három taggal. Az utolsó, F tagot már 1998-ban sorolták hozzá a Palomar hegyi Robo-AO (autonóm lézer adaptív program méteres távcsövekhez) program eredményei nyomán. Így alakult ki a ma ismert 6 csillagos rendszer a WDS katalógusban.

Június elsején az Utah-i 431 mm-es távcsővel készítettem képeket a rendszer környezetéről. A képek kiértékelése során rájöttem, hogy minden tagot láthatóvá tudom tenni, csak a kontraszttal kell kissé variálni. A nagy távolságok miatt nehéz egy képen bemutatni ezt a rendszert, ezért most ugyanazon felvétel 3 féle változatát mutatom. Az elsőn, elhúzva a kontrasztot, láthatóvá válik a szoros B tag, melynek létezéséről a kettős diffrakciós tüskék megléte árulkodott az eredeti képen. A másodikon a főcsillag közvetlen környezete, míg a harmadik képen a teljes rendszer látható.

2. ábra: Az A és B szoros párosa, halványan látszik a C tag is.

3. ábra: A főcsillag közvetlen környezete.

4. ábra: A teljes rendszer.

A következő táblázat a rendszerről készült mérési eredményeket tartalmazza. Feltüntettem még a WDS-beli fényesség értékeket is,

1. táblázat: Mérési eredményeim.

A WDS-ben viszonylag frissek a legutolsó adatok, legalábbis az AB, AC, AD párokról. Ennek ellenére látható eltérés mind szeparációban, mind pozíciószögben. Ami nem is rendkívüli, mert igen nagy az egyes tagok sajátmozgása. A WDS-től való eltéréseket a következő táblázatban foglaltam össze.

2. táblázat: Eltérések a WDS legutóbbi bejegyzéseitől.

Ismertek a B csillag pályájának adatai az elsődleges csillag körül, ezért fel tudtam rajzolni a pálya alakját, amit össze is vetettem a 6th Orbit Catalog-ban található pályarajzzal.

5. ábra: A B pályájának megoldásai.

 Bal oldalon a saját pályarajz, míg a jobb oldalon katalógusban található pályarajz látható. Megállapítható, hogy a két pályaalak közel azonos, a pályára majdnem fentről látunk rá. Mindkét rajz azonos helyen jelzi a 2023-as évre a B csillagot.

Az E jelű csillagnak is van egy 15 magnitúdós kísérője, melynek létét 2008-ban mutatták ki, de ez olyan közel van hozzá, hogy a fényképeken nem különül el, nem is mérhető. Ezért ezzel a szoros párral nem foglalkoztam.

Most pedig nézzünk meg milyen csillagok alkotják ezt a Földtől 75 fényév távol levő rendszert. Az ESA Gaia űrobszervatórium DR3 adatbázisából gyűjtöttem ki a rendszer tagjaira vonatkozó mérési adatokat, ezekből számíthatók ki a fontosabb asztrofizikai jellemzők, ezeket a következő táblázatba foglatam össze:

3. táblázat: A tagok fontosabb fizikai jellemzői.

A táblázatból már látható, hogy az A,B,C tagok közel azonos csillagok, a D és F csillagok már óriásnak számítanak, míg az E egy vörös törpe. Itt merül fel a kérdés, hogyan lehet a napszerű  főcsillagnak óriás csillag a kísérője? Nos, úgy, hogy térben az A közelebb van hozzánk, mint a D, így az A fényesebbnek látszik a D-nél. A kettőscsillagászatban pedig mindig a fényesebb csillagot tekintjük elsődlegesnek, a halványabbat pedig kisérőnek. A valóságban a rendszer közös tömegközéppontja valahol a D csillag környékén lehet, de a Földről úgy látjuk, és így mérjük, hogy a főcsillag a kisebb tömegű A tag. Ahol ismert a csillagok színképtípusa ott azt tüntettem fel, ahol nem az egy becsült színkép osztály,

A rendszer tagjainak helyzetét a HRD-n a következő ábra mutatja.

6. ábra: A tagok helyzete a HRD-n.

Szépen látszik, hogy a A, D, F csillagok az óriás ágon, a B,C,E tagok pedig a fősorozaton foglalnak helyet. Az E a törpe a B,C pedig napszerű csillag.

Jobban el tudjuk képzelni a tagok nagyságát, ha vizuálisan is látjuk őket, ezért készítettem a következő összehasonlító képet.

7. ábra: A csillagok összehasonlítása.

Láthatjuk, hogy tömegben, színben és átmérőben vegyes képet mutat a rendszer, de vajon ezek a különféle csillagok alkotnak-e, alkothatnak-e fizikailag összetartozó rendszert?

Ismételten az ESA Gaia méréseihez kell fordulnunk, hogy megkapjuk a választ. Továbbá több indikátort kell figyelembe venni, hogy valószínűsíthessük a fizikai kapcsolat meglétét. Ilyenek pl. a két csillag közötti valós térbeli és az égbolton megfigyelt távolság, a két csillag sajátmozgásának egymáshoz való viszonya, a két csillag eredő sebességének viszonya a rendszer szökési sebességéhez, a történelmi adatokból számított maximális keringési sebesség, és a megfigyelt sebesség viszonya. Az eredő sebesség kiszámításához sajnos több csillag esetében hiányos a Gaia adatbázis, mert hiányzik a radiális sebesség értéke, így ezeket az elemzésemben figyelmen kívül hagytam.

A Gaia adatokból számított eredményeket a következő táblázatban foglaltam össze:

4. táblázat: A fizikai kapcsolat lehetőségének megállapítása.

A táblázat Overlap című oszlopa a két tag közötti valós, térbeli távolságot jelzi parszekben. A Wtd Sep című oszlop jelenti a látszó, az égboltra vetített távolságot csillagászati egységben. A következő oszlopban a két csillag tömegéből számított azon határ szerepel, amelyen belül képesek gravitációsan megkötni egymást. Ez az érték szintén az égboltra vetítve és csillagászati egységben szerepel. A Vorb és Vobs a maximális keringési sebességet, és a megfigyelt keringési sebességet tartalmazza, az utolsó oszlopban  pedig a fizikai kapcsolat lehetősége szerepel.

Mint láthatjuk, valós térben nagyon nagy távolság van némely tag között, viszont az égboltra vetített, azaz a Földről megfigyelhető távolságok, kivéve az AE viszonylatot, mindenhol belül vannak a valószínűsített gravitációs kötési limiten. A sebességeknél már nem ennyire egyértelmű a helyzet. Néhány tag megfigyelt sebessége meghaladja az maximális keringési sebességet. Az ellentmondások feloldásához ismét a WDS historikus adataihoz kell fordulni.

8. ábra: Az egyes tagok historikus adatai grafikonon ábrázolva.

 

9. ábra: Az egyes tagok historikus adatai grafikonon ábrázolva.

A fenti két képen grafikonokon ábrázoltam a WDS, pontosabban a Stelle Doppie honlapon fellehető historikus megfigyelési adatokat, melyeket a zöld pöttyök jelölnek. A fekete szaggatott vonal ezeknek a pontoknak az Excel által generált trendvonala. Az R2 érték a trendvonal illeszkedése a pontokhoz. Ennek értéke minél közelebb van az 1-hez, annál pontosabb az illesztés. A piros nyíl a két csillag előre jelzett közös mozgásvektora, míg a zöld a megfigyelésekből számított mozgásvektor. Minél jobban megegyezik ezeknek a nagysága és iránya, annál nagyobb a valószínűsége a közös mozgásnak, azaz a fizikai kölcsönhatásnak. 

Az AB párnál ez ugye nem kétséges, mert gravitációsan kötött pár. Az AE pár kivételével látható, hogy mind a trendvonal iránya, mind a vektorok iránya megegyezik, a vektorok nagysága is hasonló, így ezek között a csillagok között a valóságban valamilyen kölcsönhatás valószínű. 

Az AE páros esete érdekes lehet, hiszen, mint a táblázatból látható, a látszó távolságuk meghaladja az elméleti gravitációs kötés határát, továbbá a 9. ábrán az is látható, hogy a vektorok majdnem derékszöget alkotnak. Viszont a tagok valós, térbeli távolsága 0,11 parszek, tehát ténylegesen is közel vannak egymáshoz, a történelmi adatok egy csoportban vannak a grafikonon, a trendvonal illeszkedése pontos, a megfigyelt sebesség sem haladja meg a maximális keringési sebességet. Nagyon kicsi a megfigyelt sebesség 0,08 km/s), ami alátámasztja az adatpontok csoportosulását. Továbbá lehetséges, hogy az A csillag tömegéből eredően képes gravitációsan megkötni a hozzá közel levő törpe csillagot. Ezért ténylegesen lehetséges közöttük kölcsönhatás. Hozzáteszem azért nehéz bizonyosat állítani 75 fényév távol levő csillagokról.

A fentiekből kiderült, hogy ennek a rendszernek minden tagja valamilyen módon kapcsolatban áll egymással, azaz ez a rendszer fizikainak tekintendő.