Förra hösten blev astronomer förvånade när Kepler-uppdraget rapporterade några onormala avläsningar från KIC 8462852 (aka. Tabby's Star). Efter att ha märkt en konstig och plötslig minskning av ljusstyrkan började spekulationer om vad som kunde orsaka det – och vissa gick så långt som att antyda att det var en främmande megastruktur . Naturligtvis varade spekulationerna inte länge, vilket ytterligare observationer visade inga tecken på intelligent liv eller konstgjorda strukturer.
Men mysteriet med den märkliga nedtoningen har inte försvunnit. Vad mer är, i en tidning som publicerades i fredags till arXiv , Benjamin T. Montet och Joshua D. Simon (astronomer från Cahill Center for Astronomy and Astrophysics vid Caltech respektive Carnegie Institute of Science) har visat hur en analys av stjärnans långsiktiga beteende bara har fördjupat mysteriet ytterligare.
För att sammanfatta, sänkningar i ljusstyrka är ganska vanliga när man observerar avlägsna stjärnor. Faktum är att detta är en av de primära teknikerna som används av Kepler-uppdraget och andra teleskop för att avgöra om planeter kretsar runt en stjärna (känd som Transitmetod ). Men 'ljuskurvan' för Tabby's Star - uppkallad efter huvudförfattaren till studien som först beskrev fenomenen (Tabetha S. Boyajian) – var särskilt uttalad och ovanlig.
Freeman Dyson teoretiserade att så småningom skulle en civilisation kunna bygga en megastruktur runt sin stjärna för att fånga all dess energi. Kredit: SentientDevelopments.com
Enligt studien skulle stjärnan uppleva en ~20% dipp i ljusstyrka, vilket skulle vara i mellan 5 och 80 dagar. Detta var inte förenligt med en transitplanet, och Boyajian och hennes kollegor antog att det berodde på en svärm av kalla, dammiga kometfragment i en mycket excentrisk bana som stod för nedtoningen.
Andra spekulerade dock att det kunde vara resultatet av en främmande megastruktur känd som Dyson Sphere (eller Swarm), en serie strukturer som omfattar en stjärna helt eller delvis. Men den SETI-institutet vägde snabbt in och indikerade att radiospaning av KIC 8462852 inte hittade några bevis för teknikrelaterade radiosignaler från stjärnan.
Andra förslag kom också, men som Dr. Simon från Carnegie Institute of Science förklarade via e-post, kom de till korta. 'Eftersom de korta nedtoningshändelserna identifierade av Boyajian et al. var oöverträffade, de väckte ett brett utbud av idéer för att förklara dem”, sa han. 'Än så länge har inget av förslagen varit särskilt övertygande - i allmänhet kan de förklara en del av beteendet hos KIC 8462852, men inte allt.'
För att sätta de observationer som gjordes förra hösten i ett större sammanhang, bestämde sig Montet och Simon för att undersöka de fotometriska fullformatbilderna av KIC 8462852 som erhållits av Kepler under de senaste fyra åren. Vad de fann var att stjärnans totala ljusstyrka hade minskat ganska häpnadsväckande under den tiden, ett faktum som bara fördjupar mysteriet med stjärnans ljuskurva.
Fotometri av KIC8462852 erhållen av Kepler-uppdraget, visar en period med snabbare nedgång under den senare observationsperioden. Kredit: Montet & Simon 2016
Som Dr. Montet sa till Universe Today via e-post:
'Var 30:e minut mäter Kepler ljusstyrkan på 160 000 stjärnor i sitt synfält (100 kvadratgrader, eller ungefär lika stor som din hand på armlängds avstånd). Keplers databehandlingspipeline tar avsiktligt bort långsiktiga trender, eftersom de är svåra att skilja från instrumentella effekter och de gör sökandet efter planeter svårare. En gång i månaden laddar de dock ner hela bilden, så ljusstyrkan för varje objekt i fältet kan mätas. Från dessa data kan vi separera de instrumentella effekterna från astrofysiska effekter genom att se hur ljusstyrkan hos en viss stjärna förändras i förhållande till alla dess närliggande stjärnor.'
Specifikt fann de att under loppet av de första 1000 dagarna av observation upplevde stjärnan en relativt konsekvent minskning av ljusstyrkan på 0,341 % ± 0,041 %, vilket utgjorde en total nedbländning på 0,9 %. Men under de kommande 200 dagarna dämpades stjärnan mycket snabbare, och dess totala stjärnflöde sjönk med mer än 2 %.
Under de sista 200 dagarna var stjärnans magnitud återigen konsekvent och liknande vad den var under de första 1000 – ungefär motsvarande 0,341 %. Det som är imponerande med detta är den mycket anomala karaktären av det, och hur det bara får stjärnan att verka främmare. Som Simon uttryckte det:
'Våra resultat visar att under de fyra åren KIC 8462852 observerades av Kepler, blev den stadigt nedtonad. Under de första 2,7 åren av Kepler-uppdraget bleknade stjärnan med cirka 0,9 %. Dess ljusstyrka minskade sedan mycket snabbare under de kommande sex månaderna, och minskade med nästan 2,5 % mer, för en total ljusstyrkaförändring på cirka 3 %. Vi har ännu inte hittat några andra Kepler-stjärnor som bleknade så mycket under det fyraåriga uppdraget, eller som minskade med 2,5 % på sex månader.'
Konstnärens uppfattning om Kepler Space Telescope. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Av de över 150 000 stjärnor som övervakas av Kepler-uppdraget, är Tabby's Starr den enda kända för att uppvisa denna typ av beteende. Dessutom jämförde Monetet och Cahill resultaten de fick med data från 193 närliggande stjärnor som hade observerats av Kepler, samt data som erhölls om 355 stjärnor med liknande stjärnparametrar.
Från denna ganska stora provtagning fann de att en förändring på 0,6 % i ljusstyrka under en fyraårsperiod – vilket fungerade till cirka 0,341 % per år – var ganska vanligt. Men ingen har någonsin upplevt den snabba nedgången på mer än 2 % som KIC 8462852 upplevde under det 200-dagarsintervallet, eller den kumulativa blekningen på 3 % som den upplevde totalt sett.
Montet och Cahill letade efter möjliga förklaringar, med tanke på om den snabba nedgången kunde orsakas av ett moln av transiterande cirkumstellärt material. Men medan vissa fenomen kan förklara den långsiktiga trenden och andra den kortsiktiga trenden, kan ingen förklaring förklara det hela. Som Montet förklarade:
'Vi föreslår i vår tidning att ett moln av gas och damm från resterna av en planetesimal efter en kollision i den här stjärnans yttre solsystem skulle kunna förklara stjärnans 2,5 % sänkning (när den passerar längs vår siktlinje). Dessutom, om några klumpar av materia från denna kollision kolliderade i kometliknande banor med hög excentricitet, skulle de kunna förklara flimrandet från Boyajian et al., men den här modellen gör inte ett bra jobb med att förklara den långsiktiga dämpningen. Andra forskare arbetar med att utveckla olika modeller för att förklara vad vi ser, men de arbetar fortfarande med dessa modeller och har inte lämnat in dem för publicering ännu. I stort sett kan alla tre effekterna vi observerar inte förklaras av något känt stjärnfenomen, så det är nästan säkert resultatet av att något material längs vår siktlinje passerar mellan oss och stjärnan. Vi måste bara komma på vad!'
Så frågan kvarstår, vad är orsaken till den här konstiga dimeffekten runt denna stjärna? Finns det ännu några enastående stjärnfenomen som kan förklara allt? Eller är detta bara resultatet av bra timing, där astronomer har turen att se en kombination av saker i arbete under samma period? Svårt att säga, och det enda sättet vi kommer att veta säkert är att hålla ögonen på denna konstigt nedtonade stjärna.
Och under tiden, kommer inte utomjordingsentusiasterna att se detta som en möjlig lösning på Fermi-paradoxen? Mest troligt!
Vidare läsning: arXiv