Gökbilimciler, bir tanesi ömrünün sonuna yaklaşmış iki yıldızın geniş bir toz diski içinde yörüngede döndüğü nadir bir çift yıldız türü olan RV Tauri değişkeninin resmini çizdiler. 130 yıllık veri kümeleri, radyodan X ışınlarına kadar bu sistemlerden biri için toplanan en geniş ışık aralığını kapsıyor.

Nashville, Tennessee’deki Vanderbilt Üniversitesi’nden astrofizikçi Laura Vega, “Samanyolu galaksisinde bilinen sadece 300 RV Tauri değişkeni var. Çalışmamızı, şu anda X ışınlarının tespit edildiği bu sistemlerden ilki olan en parlak ikinci U Monocerotis’e odakladık” dedi.

Burada gösterildiği gibi, U Monocerotis sistemindeki muazzam tozlu diskte iki yıldız birbirinin yörüngesinde dolanıyor. Yıldızlar birbirlerinden en uzak olduklarında, diskin iç kenarından malzeme akıtırlar. Şu anda, birincil olan baş yıldız, bizim bakış açımıza göre disk tarafından kısmen gizlenmiştir. Sarı bir üst dev olan baş yıldız genişler ve küçülür. Daha küçük ikincil olan yoldaş yıldızın, muhtemelen X-ışınları yayan bir gaz çıkışına güç veren kendi malzeme diskini koruduğu düşünülmektedir. 

Kısaca U Mon olarak adlandırılan sistem, Monoceros takımyıldızında yaklaşık 3.600 ışık yılı uzaklıkta yer almaktadır. Çift yıldız, bizim bakış açımıza göre yaklaşık 75 derece eğimli bir yörüngede her altı buçuk yılda bir birbirinin etrafında döner. Yaşlı bir sarı süper dev yıldız olan baş yıldız, Güneş’in kütlesinin yaklaşık iki katıdır, ancak Güneş’in 100 katı büyüklüğüne ulaşmıştır.

Atmosferindeki basınç ve sıcaklık arasındaki çekişme, atmosferin düzenli olarak genişlemesine ve büzülmesine neden olur ve bu titreşimler, ışığında değişen derin ve sığ düşüşlerle öngörülebilir parlaklık değişiklikleri yaratır – RV Tauri sistemlerinin ayırt edici özelliği.

Bilim insanları, yoldaş yıldız hakkında daha az şey biliyorlar, ancak bunun benzer kütleli olduğunu ve baş yıldızdan çok daha genç olduğunu düşünüyorlar. Her iki yıldızın etrafındaki soğuk disk, ana yıldızın evrim geçirirken çıkardığı gaz ve tozdan oluşur.

Vega ve ekibi, Hawai’i Maunakea’daki Milimetre Altı Dizisinden elde edilen radyo gözlemlerini kullanarak diskin yaklaşık 82 milyar km olduğunu tahmin etti. Bilim insanları, aralarında yaklaşık 870 milyon km olduklarında, bu iki yıldız arasındaki maksimum ayrılıktaki mesafeyle karşılaştıklarını düşünüyorlar. İkili yörünge böyle bir merkezi boşluk içinde yer alıyor.

Ekip, yoldaş yıldızın gazının, ısınıp X ışını yayan bir gaz çıkışı oluşturarak kendi diskine akıttığını öne sürüyorlar. Bu model, 2016 yılında Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) XMM-Newton X-Işın Uydusu tarafından tespit edilen X-ışınlarının kaynağını açıklayabilir.

XMM’in proje bilimcisi ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrofizikçi olan Kim Weaver, “XMM gözlemleri, U Mon’u X-ışınlarında tespit edilen ilk RV Tauri değişkeni yapıyor. Yer ve uzay temelli çoklu dalga boyu ölçümlerinin bir araya gelmesi sonucunun, bize uzun süredir çalışılmış bir sistemle ilgili yeni iç görüler sağladığını görmek heyecan verici” dedi.

Vega ve ekibi, U Mon analizlerine 130 yıllık görünür ışık gözlemlerini de dahil etti. Sistemin 25 Aralık 1888’de toplanan mevcut en eski ölçümü, Cambridge, Massachusetts merkezli amatör ve profesyonel gökbilimcilerden oluşan uluslararası bir ağ olan Amerikan Değişken Yıldız Gözlemcileri Birliği’nin (AAVSO) arşivlerinden geldi.

AAVSO, 1940’ların ortalarından günümüze kadar olan ek tarihsel ölçümleri sağladı. Araştırmacılar ayrıca, Cambridge’deki Harvard Koleji Gözlemevi’nde 1880 – 1990’lar arasında yer tabanlı teleskoplarla yapılan cam fotoğraf plakalarındaki astronomik görüntüleri dijitalleştiren bir program olan Sky Century Harvard Dijital Erişim (DASCH) tarafından kataloglanan arşivlenmiş görüntüleri kullandılar.

U Mon’un ışığı, hem baş yıldız titreştiği için hem de disk onu her 6.5 yılda bir kısmen gizlediği için değişkendir. Birleştirilmiş AAVSO ve DASCH verileri, Vega ve meslektaşlarının, sistemin parlaklığının her 60 yılda bir arttığı ve düştüğünü, dolayısıyla daha da uzun bir döngüyü tespit etmelerini sağladı.

Ekip, Neptün Güneş arası uzaklık kadar, diskteki bir eğrinin veya yığının, yörüngede dönerken bu ekstra değişime neden olduğunu düşünüyorlar. Smithsonian Astrofizik Merkezinden astrofizikçi Rodolfo Montez, “Laura, bu tarihi veri setini bir gökbilimcinin kariyerinde yalnızca bir kez ortaya çıkacak bir özelliği saptamak için kullandı. Ayrıca bu, evren hakkındaki bilgimizin zaman içinde nasıl geliştiğinin bir kanıtıdır” dedi.

Yıldız oluşumunda uzman ve Vega’nın çalışma arkadaşı Keivan Stassun, bu evrimleşmiş sistemin yeni oluşturulan ikili dosyalar ile ortak birçok özellik ve davranışa sahip olduğunu belirtiyor. Her ikisi de gaz ve toz disklerine gömülüdür, bu disklerden malzeme çeker ve gaz çıkışı üretirler. Her iki durumda da, diskler eğriler veya kümeler oluşturabilir. Genç ikili sistemlerde, bunlar gezegen oluşumunun başlangıcına işaret edebilir.

Stassun, “U Mon’un diskindeki özellik hakkında hâlâ sorularımız var ve bu, gelecekteki radyo gözlemleriyle yanıtlanabilir. Ama aksi takdirde, aynı özelliklerin çoğu var. Bu ikili yaşam evresinin birbirini ne kadar yakından yansıtması büyüleyicidir” dedi.