स्पंदन पावणारा तारा अदृश्य साथीदाराचे बिंग फोडतो

जी कृष्णविवरे आणि न्यूट्रॉन तारे पदार्थ गिळत नाहीत, ते थेट पाहणे जवळजवळ अशक्य असते. त्यांना शोधण्याचा एक मार्ग म्हणजे ज्या दृश्य ताऱ्यासोबत ते परिभ्रमण करतात त्याचे निरीक्षण करणे. शोधनिबंध नमूद करतो की खगोलशास्त्रज्ञांना अशा प्रकारे अशा “सुप्त” उमेदवारांची वाढती संख्या सापडली आहे, आणि सर्वात जड न्यूट्रॉन तारे व सर्वात हलकी कृष्णविवरे यांच्यामधील वस्तुमान-पट्ट्याचे निरीक्षण अजूनही विरळच आहे.

TIC 160582982 एक वेगळा मार्ग देतो: तारा स्वतःच एक घड्याळ आहे.

वेळ राखणारा तारा

TIC 160582982 हा एक डेल्टा स्कुटी तारा (δ Scuti star) आहे: A प्रकारचा, उष्ण, वेगाने परिवलन करणारा तारा, जो एकाच वेळी अनेक दाब-प्रकारांमध्ये (pressure modes) कंपन पावतो. चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसची शिनच्यांग खगोलीय वेधशाळा आणि ग्रानादा येथील आंदालुसिया खगोलभौतिकी संस्था येथील चेंगलाँग ल्यू यांच्या नेतृत्वाखालील चमूने TESS अंतराळ दुर्बिणीच्या सुमारे 352 दिवसांच्या मोजमापांचे विश्लेषण केले आणि त्याच्या लुकलुकणाऱ्या प्रकाशातून 128 वारंवारता काढल्या.

असा तारा एखाद्या साथीदारासोबत परिभ्रमण करत असताना, तो कधी आपल्यापासून किंचित दूर तर कधी किंचित जवळ असतो. त्याच्या प्रकाशाला पोहोचायला कधी जास्त, तर कधी कमी वेळ लागतो — त्यामुळे स्पंदने एका नियमित चक्रात आधी आणि उशिरा सरकताना दिसतात. हे सरकणे मोजल्यावर कक्षेचा माग काढता येतो. याला कला-संस्करण (phase modulation) म्हणतात.

जड साथीदारासोबतची 89 दिवसांची कक्षा

घड्याळ म्हणून एकत्र वापरलेली सहा स्थिर स्पंदने एकसंध उत्तर देतात:

• परिभ्रमण काळ: 89.29 ± 0.19 दिवस, अतिशय लंबवर्तुळाकार कक्षेत (विकेंद्रता 0.54).
• दृश्य ताऱ्याच्या कक्षेचा प्रक्षेपित आकार (त्याचा अर्ध-दीर्घ अक्ष) सुमारे 146 प्रकाश-सेकंद, म्हणजे 0.29 खगोलीय एकक आहे.
• त्यातून मिळणारे “वस्तुमान-फल” (mass function), म्हणजे दोन्ही वस्तुमानांचे एक संयोजन, 0.416 सौर वस्तुमान आहे — या प्रकारच्या ताऱ्यासाठी हे मोठे आहे.

दुसरी, स्वतंत्र पद्धत, जी कक्षेमुळे दोन सर्वात प्रबळ स्पंदनांभोवती निर्माण होणाऱ्या बाजू-शिखरांवर आधारित आहे, तीच कक्षा देते: 89.36 दिवस.

दृश्य ताऱ्याचे वस्तुमान सुमारे 1.93 सौर वस्तुमान आहे, तो सुमारे 263 पार्सेक दूर आहे आणि सूर्यापेक्षा 37.6 पट तेजस्वी आहे. कक्षेसोबत जोडल्यावर याचा अर्थ असा की साथीदाराचे वस्तुमान किमान सुमारे 1.8 सौर वस्तुमान आहे — ही किमान मर्यादा, जी आपण कक्षा अगदी कडेने पाहत असलो तर गाठली जाते. साथीदार सामान्य तारा असता, तर सर्वोत्तम अंदाज सुमारे 2.2 सौर वस्तुमान असता.

हरवलेला प्रकाश

इतका वजनदार सामान्य तारा सहज दिसायला हवा. चमूने तो किती प्रकाश भरेल याची गणना केली: 1.70 ते 1.86 सौर वस्तुमानाच्या साथीदारासाठी, दृश्य आणि अवरक्त पट्ट्यांमध्ये प्रणालीच्या प्रकाशाच्या सुमारे 18 ते 26%; 2.3 सौर वस्तुमानासाठी सुमारे 43%.

पण दृश्य ते मध्य-अवरक्त पट्ट्यांपर्यंत मोजलेला प्रणालीचा प्रकाश एकाच A प्रकारच्या ताऱ्याशी पूर्णपणे जुळतो, कोणताही अवरक्त अतिरेक नाही. संग्रहित वर्णपटांतही रेषांचा दुसरा स्पष्ट संच दिसत नाही, जरी ताऱ्याचे वेगवान परिवलन त्याच्या रेषा धूसर करते. त्यामुळे सामान्य एकल साथीदाराची शक्यता “जोरदारपणे नाकारली जाते”, असे लेखक लिहितात.

उरलेले दोन संशयित

दोन स्पष्टीकरणे उरतात, आणि सध्याची आकडेवारी त्यांच्यात फरक करू शकत नाही:

1. लपलेली जोडी. साथीदार स्वतःच ताऱ्यांची एक घट्ट जोडी असू शकतो, उदाहरणार्थ प्रत्येकी सुमारे 0.9 सौर वस्तुमानाचे दोन तारे. एकत्रितपणे ते आवश्यक वस्तुमान पुरवतील, पण दृश्य प्रकाशात फक्त सुमारे 4% आणि अवरक्तमध्ये 8 ते 9% भर घालतील.
2. मृत तारा. एक संक्षिप्त अवशेष — न्यूट्रॉन तारा किंवा अगदी तारकीय-वस्तुमानाचे कृष्णविवर — अगदी थोडा किंवा मुळीच प्रकाश भरणार नाही.

चमूला एक हळू संकेतही आढळला, जो दर 0.544 दिवसांनी पुनरावृत्त होतो, आणि ज्याची तीव्रता कक्षेनुसार वाढते-घटते, दोन्ही वस्तू एकमेकांच्या सर्वात जवळ येतात तेव्हा शिखरावर पोहोचते. विकेंद्रित कक्षेतील भरती-बलांनी विचलित झालेले ते एखादे स्पंदन असू शकते, पण लेखक त्याचे वर्गीकरण केवळ एक उमेदवार म्हणून करतात.

संपूर्ण कक्षेदरम्यानचे वर्णपट

निर्णायक चाचणी म्हणजे वर्णपटमापन: संपूर्ण 89 दिवसांच्या कक्षेदरम्यान वारंवार घेतलेले उच्च-विभेदन वर्णपट कक्षेची स्वतंत्रपणे तपासणी करतील आणि साथीदारासोबत किंवा लपलेल्या जोडीतील दोन ताऱ्यांसोबत सरकणाऱ्या अंधुक रेषांचा शोध घेतील. गाया अंतराळ वेधशाळेची भविष्यातील मोजमापे, जी तारा सुमारे एक हजारांश आर्कसेकंदाने डुलताना पाहू शकतील, कक्षेचा कल आणि साथीदाराचे एकूण वस्तुमान निश्चित करू शकतील.

arXiv वरील नोंदीनुसार हा शोधनिबंध The Astrophysical Journal ने स्वीकारला आहे; इथे वाचलेली आवृत्ती लेखकांचे हस्तलिखित आहे.