Napfivérek a Kassziopeiában

 

A Kassziopeia csillagkép számtalan érdekes kettős rendszert tartogat a megfigyelő számára. December elején egy igazán érdekes rendszer akadt a robottávcsövem végére. Ez a rendszer két olyan csillagot foglal magában, amelyek szinte megszólalásig hasonlítanak a Napunkra – akár annak távoli "testvéreinek" is nevezhetnénk őket. A pár azonban 944 fényévnyi távolságra található tőlünk. Érdekes módon a két csillag hasonló fizikai felépítése és jellemzői arra utalnak, hogy valóban gravitációsan kötött kettőst alkotnak, nem csupán véletlenül helyezkednek el egymás közelében az égen.

Ez a két halvány csillag kizárólag távcső segítségével figyelhető meg, a 23h 02m 49.67s +57° 18' 15.46" égi koordinátákon. A Washington Double Star katalógusban (WDS) 23028+5718 (HJ 1843) néven szerepelnek. 2024. december 1-én készítettem róluk fényképet:

HJ 1843 nevű kettős csillag.

A két csillag mérését az AstroimageJ programmal végeztem az eredményeit az alábbi táblázat foglalja össze:

Mérési eredmények.

Fényességmérést nem végeztem a csillagokon, ezért a WDS-ben szereplő vizuális értékeket használtam az elemzéshez. A táblázatban feltüntettem továbbá a 10 képen végzett mérések átlagát és azok standard hibáját is.

A csillagpár történelmi megfigyeléseit az USNO adatbázisából kértem le. Az összesen 33 soros adatsor közül 16 sor volt alkalmas részletes elemzésre. Az első mérést, amelyet John Herschel végzett 1828-ban, pontatlansága miatt csak feltételesen vettem figyelembe. Az adatsort három különálló diagramon ábrázoltam, ahol az évszázadok során alkalmazott különböző mérési módszerek adatait külön választottam.

A rendszer grafikonjai.

Az elsődleges csillagot minden diagramon az origóban helyeztem el. Az első ábra a kísérő mozgását mutatja a főcsillag környezetében az elmúlt 196 év megfigyelései alapján. Az adatpontokat időrendi sorrendben összekötő vonal egy pályára emlékeztető alakzatot rajzol ki. Azonban ezt megtöri a XX. század második felében sűrűsödő észlelések csoportja. Elképzelhető, sőt valószínű, hogy ez a jelenség a mikrométeres és fotometriás mérések eltérő pontosságából adódik.

A második diagram a pozíciószög változásait ábrázolja. Ezekre egy parabolát lehetett illeszteni, amely azonban kifelé tart, így nem egyezik meg egy elméleti keringési pályával. A harmadik grafikon a szeparációkat mutatja, amelyekre illesztett parabola egyenes vonalként jelenik meg. Ez két dolgot is jelenthet: egyrészt azt, hogy az elmúlt közel 200 év megfigyelései csupán egy feltételezett pálya nagyon kis részét fedik le, másrészt pedig azt is, hogy a csillagok között soha nem létezett valódi keringési pálya.

Most nézzük meg a számok nyelvén mi deríthető ki a rendszerről:

A részletes elemzés eredményei.

A fenti táblázat első oszlopa a két csillag térbeli távolságát mutatja. A második oszlop a Hill szféra sugarát tartalmazza. Harmadik és negyedik oszlop a rendszerbeli szökési sebességet és a relatív sebességet tartalmazza, ezután következő két oszlop a két csillag gravitációs kötési energiáját és a kinetikus energiáját mutatja. Érdekes még az rPM szám és az utolsó két oszlop. Ebben az árapálysugár és a feloszlási idő szerepel. Ezekből az adatokból az alábbi következtetéseket lehet levonni erre a párosra:

- Gravitációs kötöttség:

Az 𝐸𝑏𝑖𝑛𝑑 negatív értéke azt mutatja, hogy a kettős gravitációsan kötött. Ugyanakkor a kinetikus energia (𝐸𝑘) jóval nagyobb, ami arra utal, hogy a rendszer instabil lehet, és szétesés fenyegetheti.

- Szökési sebesség és teljes sebesség:

A 𝑉𝑡𝑜𝑡 nagyobb, mint a szökési sebesség (𝑉𝑒𝑠𝑐), ami szintén arra utal, hogy a rendszer hosszú távon nem maradhat gravitációsan kötött állapotban.

- Relatív sajátmozgás:

Az rPM=0.020 alacsony érték, ami azt jelzi, hogy a két komponens között szoros fizikai kapcsolat valószínűsíthető.

- Feloszlási idő (𝑡𝑑𝑖𝑠):

A 0.465 feloszlási  idő arra utal, hogy a rendszer nagyjából 465 millió év alatt széteshet, ha külső hatás nem zavarja meg.

Általános értékelés:

Ez a kettőscsillagrendszer jelenleg gravitációsan kötött, de a nagy sebesség, és a magas kinetikus energia miatt hosszú távon instabil. Az alacsony 𝑟𝑃𝑀 érték miatt a kettős fizikailag kapcsoltnak tekinthető. Az 𝑟𝑡𝑖𝑑 és tdis értékek alapján valószínű, hogy a rendszer a csillagközi környezet hatására szétesik a jövőben.

A bevezetőben írtam, hogy a két csillag a Nap testvérei lehetnének. A Gaia DR3 adatbázis segítségével a következőket sikerült kideríteni csillagmodellek felhasználásival a két tagról. A színképi besorolást a csillagmodellek segítségével végeztem el.

 

A komponensek főbb jellemzői.

A táblázat első két oszlopa a Simbad szerinti jelölést és besorolást tartalmazza. A többi oszlopból az alábbiakat lehet kiolvasni:

- Fényesség (log L/L⊙):

A komponens: A Naphoz képest némileg fényesebb (log L/L⊙ = 0,125). Ez körülbelül 1,33-szoros napegyenértékű fényességet jelent.
B komponens: Gyakorlatilag napfényt bocsát ki (log L/L⊙ = -0,007), ami nagyon közel van a Napéhoz (~0,98-szoros).

- Tömeg (M⊙):

A komponens: 1,086 naptömegű, ami kissé nagyobb, mint a Nap tömege.
B komponens: 0,996 naptömegű, tehát majdnem pontosan a Napéval megegyező tömegű.
- Spektráltípus és effektív hőmérséklet (T_eff):

A komponens: G0 V spektráltípusú, kissé forróbb, mint a Nap (6 199 K), így sárgásabb fényű.
B komponens: G5 V spektráltípusú, ami kicsit hűvösebb és vörösesebb árnyalatot ad a Naphoz képest (5 771 K).
- Sugár (R⊙):Mindkét komponens sugara gyakorlatilag megegyezik a Nap sugarával (1,001 R⊙ és 0,993 R⊙), ami a csillagok Naphoz hasonló méretét mutatja.

Így az A komponens valamivel masszívabb, fényesebb és forróbb csillag, amely a Napnál fiatalabb lehet, a fősorozat elején helyezkedik el. A B komponens nagyon hasonlít a Napra mind hőmérséklet, mind fényesség és sugár tekintetében, így ez egy tipikus "nap-analóg" csillag.

Befejezésül, és mivel valamire való csillagászati cikkből nem is hiányozhat, nézzük meg a két csillagot a Hertzsprung-Russell diagramon (HRD) a mi Napunkkal összehasonlítva:

A komponensek elhelyezkedése a HRD-n.

Ha a Nap egy kettőscsillagrendszer része lenne, valahogy így nézne ki a rendszer. Ebben az esetben azonban a bolygók, köztük a Föld is, komoly veszélybe kerülhetnének, és a Naprendszerünk teljesen másképp nézne ki. Szerencsére azonban nem így alakult!