స్పందించే నక్షత్రం కనిపించని భాగస్వామిని బయటపెడుతుంది

పదార్థాన్ని మింగని కృష్ణబిలాలు, న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలను నేరుగా చూడటం దాదాపు అసాధ్యం. వాటిని కనుగొనే ఒక మార్గం, అవి కలిసి కక్ష్యలో తిరిగే కనిపించే నక్షత్రాన్ని గమనించడం. ఈ విధంగా ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు అలాంటి “నిద్రాణ” అభ్యర్థులను పెరుగుతున్న సంఖ్యలో కనుగొన్నారని, అత్యంత బరువైన న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలకు, అత్యంత తేలికైన కృష్ణబిలాలకు మధ్య ఉన్న ద్రవ్యరాశి శ్రేణి ఇప్పటికీ అరుదుగానే పరిశీలించబడిందని పరిశోధనా పత్రం పేర్కొంటుంది.

TIC 160582982 ఒక అసాధారణ మార్గాన్ని అందిస్తుంది: నక్షత్రమే ఒక గడియారం.

సమయాన్ని పాటించే నక్షత్రం

TIC 160582982 ఒక డెల్టా స్కూటీ నక్షత్రం (δ Scuti star): వేడిగా, వేగంగా భ్రమించే A రకం నక్షత్రం, ఇది ఒకేసారి అనేక పీడన మోడ్‌లలో కంపిస్తుంది. చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌కు చెందిన షిన్‌జియాంగ్ ఖగోళ వేధశాల, గ్రనాడాలోని ఆండలూసియా ఖగోళభౌతిక సంస్థకు చెందిన చెంగ్‌లాంగ్ ల్యూ నేతృత్వంలోని బృందం TESS అంతరిక్ష టెలిస్కోప్ నుంచి సుమారు 352 రోజుల కొలతలను విశ్లేషించి, దాని మినుకుమినుకుమనే కాంతి నుంచి 128 పౌనఃపున్యాలను వెలికితీసింది.

అలాంటి నక్షత్రం ఒక సహచరుడితో కక్ష్యలో తిరుగుతున్నప్పుడు, అది కొన్నిసార్లు మనకు కొద్దిగా దూరంగా, కొన్నిసార్లు కొద్దిగా దగ్గరగా ఉంటుంది. దాని కాంతి చేరడానికి ఒకసారి ఎక్కువ సమయం, మరోసారి తక్కువ సమయం పడుతుంది — కాబట్టి స్పందనలు ఒక క్రమబద్ధమైన చక్రంలో ముందుగా, ఆలస్యంగా జరుగుతున్నట్లు కనిపిస్తాయి. ఆ జరగడాన్ని కొలిస్తే కక్ష్య తెలుస్తుంది. దీనిని ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ (phase modulation) అంటారు.

బరువైన భాగస్వామితో 89 రోజుల కక్ష్య

గడియారాలుగా కలిపి ఉపయోగించిన ఆరు స్థిర స్పందనలు స్థిరమైన జవాబు ఇస్తాయి:

• కక్ష్యా కాలం: 89.29 ± 0.19 రోజులు, చాలా దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్యలో (ఉత్కేంద్రత 0.54).
• కనిపించే నక్షత్రపు కక్ష్య యొక్క ప్రక్షేపిత పరిమాణం (దాని అర్ధ-దీర్ఘాక్షం) సుమారు 146 కాంతి-సెకన్లు, అంటే 0.29 ఖగోళ యూనిట్లు.
• దాని నుంచి వచ్చే “ద్రవ్యరాశి ప్రమేయం” (mass function), రెండు ద్రవ్యరాశుల ఒక కలయిక, 0.416 సౌర ద్రవ్యరాశులు — ఈ రకం నక్షత్రానికి ఇది పెద్దది.

రెండో, స్వతంత్ర పద్ధతి, కక్ష్య రెండు బలమైన స్పందనల చుట్టూ సృష్టించే పక్క శిఖరాలపై ఆధారపడినది, అదే కక్ష్యను ఇస్తుంది: 89.36 రోజులు.

కనిపించే నక్షత్రం బరువు సుమారు 1.93 సౌర ద్రవ్యరాశులు, ఇది సుమారు 263 పార్సెక్‌ల దూరంలో ఉంది, సూర్యుడి కంటే 37.6 రెట్లు ప్రకాశవంతంగా వెలుగుతుంది. కక్ష్యతో కలిపితే, సహచరుడి బరువు కనీసం సుమారు 1.8 సౌర ద్రవ్యరాశులు అని దీని అర్థం — మనం కక్ష్యను సరిగ్గా అంచు నుంచి చూస్తుంటే చేరే కనిష్ఠ విలువ. సహచరుడు సాధారణ నక్షత్రమే అయితే, ఉత్తమ అంచనా సుమారు 2.2 సౌర ద్రవ్యరాశులు.

కనిపించని కాంతి

అంత బరువైన సాధారణ నక్షత్రాన్ని సులభంగా గుర్తించగలగాలి. అది ఎంత కాంతిని జోడిస్తుందో బృందం లెక్కించింది: 1.70 నుంచి 1.86 సౌర ద్రవ్యరాశుల సహచరుడికి, దృశ్య, పరారుణ పట్టీలలో వ్యవస్థ కాంతిలో సుమారు 18 నుంచి 26%; 2.3 సౌర ద్రవ్యరాశుల వద్ద సుమారు 43%.

కానీ దృశ్యం నుంచి మధ్య-పరారుణం వరకు కొలిచిన వ్యవస్థ కాంతి ఒకే ఒక A రకం నక్షత్రానికి పూర్తిగా సరిపోతుంది, పరారుణ అధికం ఏమీ లేదు. భాండాగార వర్ణపటాలు కూడా రేఖల రెండో స్పష్టమైన సమితిని చూపవు, అయితే నక్షత్రపు వేగవంతమైన భ్రమణం దాని రేఖలను అస్పష్టం చేస్తుంది. కాబట్టి ఒక సాధారణ ఒంటరి సహచరుడు “బలంగా తోసిపుచ్చబడ్డాడు” అని రచయితలు రాస్తున్నారు.

మిగిలిన ఇద్దరు అనుమానితులు

రెండు వివరణలు మిగిలాయి, ప్రస్తుత డేటా వాటిని వేరుచేసి చెప్పలేదు:

1. దాగిన జంట. సహచరుడే ఒక దగ్గరి నక్షత్రాల జంట కావచ్చు, ఉదాహరణకు ఒక్కొక్కటి సుమారు 0.9 సౌర ద్రవ్యరాశులు ఉన్న రెండు నక్షత్రాలు. కలిసి అవి అవసరమైన ద్రవ్యరాశిని అందిస్తూ, దృశ్య కాంతిలో సుమారు 4%, పరారుణంలో 8 నుంచి 9% మాత్రమే జోడిస్తాయి.
2. మృత నక్షత్రం. ఒక సాంద్ర అవశేషం — న్యూట్రాన్ నక్షత్రం లేదా నక్షత్ర-ద్రవ్యరాశి కృష్ణబిలం కూడా — చాలా తక్కువ కాంతిని జోడిస్తుంది లేదా అసలు జోడించదు.

బృందం ఒక నెమ్మదైన సంకేతాన్ని కూడా గుర్తించింది, ఇది ప్రతి 0.544 రోజులకు పునరావృతమవుతుంది; దాని బలం కక్ష్యతో పాటు పెరుగుతూ తగ్గుతూ, రెండు వస్తువులు అత్యంత దగ్గరగా వచ్చే చోట గరిష్ఠానికి చేరుతుంది. ఉత్కేంద్ర కక్ష్య నుంచి వచ్చే పోటు బలాల వల్ల చెదిరిన స్పందన కావచ్చు, కానీ రచయితలు దానిని కేవలం అభ్యర్థిగా మాత్రమే వర్గీకరిస్తారు.

పూర్తి కక్ష్య పొడవునా వర్ణపటాలు

నిర్ణాయక పరీక్ష వర్ణపటమాపనం: పూర్తి 89 రోజుల కక్ష్య పొడవునా పదే పదే తీసే అధిక-విభేదన వర్ణపటాలు కక్ష్యను స్వతంత్రంగా తనిఖీ చేస్తాయి, ఒక సహచరుడితో లేదా దాగిన జంటలోని రెండు నక్షత్రాలతో కదిలే మసక రేఖల కోసం వెతుకుతాయి. నక్షత్రం సుమారు వెయ్యో వంతు ఆర్క్‌సెకను ఊగడాన్ని చూడగలగాల్సిన గయా అంతరిక్ష వేధశాల భవిష్యత్ కొలతలు, కక్ష్య వాలును, సహచరుడి మొత్తం ద్రవ్యరాశిని నిర్ధారించగలవు.

arXiv జాబితా ప్రకారం, ఈ పత్రాన్ని The Astrophysical Journal ఆమోదించింది; ఇక్కడ చదివిన సంస్కరణ రచయితల రాతప్రతి.