Sirius och dess lilla följeslagare. Bildkredit: Hubble. Klicka för att förstora
För astronomer har det alltid varit en källa till frustration att den närmaste vita dvärgstjärnan är begravd i skenet från den ljusaste stjärnan på natthimlen. Denna utbrända stjärnrest är en svag följeslagare till den lysande blåvita hundstjärnan, Sirius, som ligger i vinterstjärnbilden Canis Major.
Nu har ett internationellt team av astronomer använt det skarpa ögat från NASA:s rymdteleskop Hubble för att isolera ljuset från den vita dvärgen, kallad Sirius B. De nya resultaten låter dem mäta exakt den vita dvärgens massa baserat på hur dess intensiva gravitationsfält förändras våglängderna för ljuset som stjärnan sänder ut. Sådana spektroskopiska mätningar av Sirius B tagna med ett teleskop som tittar genom jordens atmosfär har blivit allvarligt förorenade av spritt ljus från den mycket ljusstarka Sirius.
'Att studera Sirius B har utmanat astronomer i mer än 140 år', säger Martin Barstow från University of Leicester, U.K., som är ledare för observationsteamet. 'Endast med Hubble har vi äntligen kunnat få de observationer vi behöver, oförorenade av ljuset från Sirius, för att mäta dess förändring i våglängder.'
'Att exakt bestämma massorna av vita dvärgar är fundamentalt viktigt för att förstå stjärnutvecklingen. Vår sol kommer så småningom att bli en vit dvärg. Vita dvärgar är också källan till supernovaexplosioner av typ Ia som används för att mäta kosmologiska avstånd och universums expansionshastighet. Mätningar baserade på supernovor av typ Ia är grundläggande för att förstå 'mörk energi', en dominerande frånstötande kraft som sträcker isär universum. Metoden som används för att bestämma den vita dvärgens massa bygger också på en av nyckelförutsägelserna i Einsteins allmänna relativitetsteori; det ljuset förlorar energi när det försöker fly från gravitationen hos en kompakt stjärna.'
Sirius B har en diameter på 7 500 miles (12 000 kilometer), mindre än jordens storlek, men är mycket tätare. Dess kraftfulla gravitationsfält är 350 000 gånger större än jordens, vilket betyder att en person på 150 pund skulle väga 50 miljoner pund om den står på dess yta. Ljus från ytan på den heta vita dvärgen måste klättra ut ur detta gravitationsfält och sträcks ut till längre, rödare våglängder av ljus i processen. Denna effekt, som förutspåddes av Einsteins allmänna relativitetsteori 1916, kallas gravitationsrödförskjutning och är lättast att se i täta, massiva och därmed kompakta föremål vars intensiva gravitationsfält förvränger rymden nära sina ytor.
Baserat på Hubble-mätningarna av rödförskjutningen, gjorda med Space Telescope Imaging Spectrograph, fann teamet att Sirius B har en massa som är 98 procent av vår egen sol. Sirius själv har en massa på två gånger solens massa och en diameter på 1,5 miljoner miles (2,4 miljoner kilometer).
Vita dvärgar är resterna av stjärnor som liknar vår sol. De har förbrukat sina kärnbränslekällor och har kollapsat ner till en mycket liten storlek. Sirius B är cirka 10 000 gånger svagare än Sirius själv, vilket gör det svårt att studera med teleskop på jordens yta eftersom dess ljus är översvämmat i bländningen från dess ljusare följeslagare. Astronomer har länge förlitat sig på ett grundläggande teoretiskt förhållande mellan massan av en vit dvärg och dess diameter. Teorin förutspår att ju mer massiv en vit dvärg är, desto mindre är dess diameter. Den exakta mätningen av Sirius B:s gravitationsrödförskjutning tillåter ett viktigt observationstest av detta nyckelförhållande.
Hubble-observationerna har också förfinat mätningen av Sirius B:s yttemperatur till 44 900 grader Fahrenheit eller 25 200 grader Kelvin. Sirius själv har en yttemperatur på 18 000 grader Fahrenheit (10 500 grader Kelvin).
På 8,6 ljusår bort är Sirius en av de närmast kända stjärnorna till jorden. Stjärnskådare har tittat på Sirius sedan antiken. Dess ringa följeslagare upptäcktes dock inte förrän 1862, då den först sågs av astronomer som undersökte Sirius genom ett av den tidens kraftfullaste teleskop.
Detaljer om arbetet rapporterades i oktobernumret 2005 av Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Andra deltagare i laget inkluderar Howard Bond från Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.; Matt Burleigh från University of Leicester; Jay Holberg och Ivan Hubeny från University of Arizona; och Detlev Koester från universitetet i Kiel, Tyskland.
Ursprunglig källa: HubbleSite News Release
