Une équipe d'astrophysiciens de l'Université de Notre Dame dirigée par Peter Garnavich, professeur de physique, a observé la décoloration inexpliquée d'une étoile binaire en interaction, l'une des premières découvertes utilisant le télescope Sarah L. Krizmanich de l'Université.

L'étoile binaire, FO Aquarii, situé dans la galaxie de la Voie lactée et la constellation du Verseau à environ 500 années-lumière de la Terre, se compose d'une naine blanche et d'une étoile compagne donnant du gaz à la naine compacte, un type de système binaire appelé polaire intermédiaire. Le système est suffisamment brillant pour être observé avec de petits télescopes. Garnavich et son équipe ont commencé à étudier FO Aquarii, dit « roi des polaires intermédiaires, " il y a quelques années lorsque le télescope Kepler de la NASA a été pointé vers elle pendant trois mois. L'étoile tourne toutes les 20 minutes, et Garnavich voulait vérifier si la période changeait.

"J'ai demandé à Erin Aadland, un étudiant REU, pour mesurer avec précision la vitesse de rotation d'une naine blanche. Est-ce qu'il accélère ou ralentit ?", a-t-il déclaré. "Nous pouvons le faire en regardant l'intervalle entre les éclairs de l'étoile, tout comme nous utilisons les ticks d'une horloge pour lire l'heure. La star s'est avérée avoir d'autres projets pour l'été."

Les polaires intermédiaires sont des systèmes binaires intéressants car l'étoile de faible densité laisse tomber du gaz vers la naine compacte, qui capte la matière grâce à son puissant champ magnétique et la fait remonter à la surface, un processus appelé accrétion. Le gaz émet des rayons X et de la lumière optique lorsqu'il tombe, et nous voyons des variations de lumière régulières lorsque les étoiles orbitent et tournent. L'étudiant diplômé Mark Kennedy a étudié les variations de la lumière en détail pendant les trois mois que le télescope spatial Kepler pointait vers FO Aquarii en 2014. Kennedy est un boursier Naughton de l'University College, Liège, en Irlande qui a passé un an et demi à travailler à Notre Dame sur les étoiles binaires en interaction. "Kepler a observé FO Aquarii toutes les minutes pendant trois mois, et l'analyse des données par Mark nous a fait penser que nous savions tout ce que nous pouvions savoir sur cette étoile, " a déclaré Garnavich.

Une fois Kepler pointé dans une nouvelle direction, Garnavich et son groupe ont utilisé le télescope Krizmanich pour poursuivre l'étude.

"Juste après que l'étoile soit venue autour du soleil l'année dernière, nous avons commencé à le regarder à travers le télescope Krizmanich, et nous avons été choqués de voir qu'il était sept fois plus faible qu'il ne l'avait jamais été auparavant, " a déclaré Colin Littlefield, membre du laboratoire Garnavich. "La gradation est un signe que l'étoile donatrice a cessé d'envoyer de la matière au nain compact, et on ne sait pas pourquoi. Bien que l'étoile redevienne plus brillante, le retour à la luminosité normale a été lent, il a fallu plus de six mois pour revenir là où il se trouvait lorsque Kepler a observé. »

"Normalement, la lumière que nous verrions proviendrait de l'énergie d'accrétion, et il est devenu beaucoup plus faible lorsque le flux de gaz s'est arrêté. Nous suivons maintenant la reprise au fil des mois, " a déclaré Garnavich.

Une théorie est qu'une tache d'étoile, une région fraîche sur le compagnon, tourné dans la bonne position pour perturber le flux d'hydrogène de l'étoile donatrice. Mais cela n'explique pas pourquoi l'étoile n'a pas ensuite récupéré aussi rapidement qu'elle s'est estompée.

Garnavich et son équipe ont également découvert que les variations lumineuses de FO Aquarii devenaient très complexes au cours de son état bas. Le faible taux de transfert de gaz avait signifié le dominant, Le signal de 20 minutes s'était estompé et avait permis à d'autres périodes d'apparaître. Au lieu de 20 minutes régulières entre les clignotements, parfois il y avait un signal de 11 minutes et d'autres fois une impulsion de 21 minutes.

"Nous n'avions jamais rien vu de tel auparavant, " dit Garnavich. " Pendant deux heures, il clignoterait rapidement, puis les deux heures suivantes, il pulserait plus lentement."

Le télescope Sarah L. Krizmanich, installé sur le toit du Jordan Hall of Science en 2013, dispose d'un miroir de 0,8 mètre (32 pouces de diamètre). Il fournit aux étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs une technologie de pointe pour la recherche et est utilisé pour tester de nouvelles instruments développées au Département de physique de Notre Dame.

L'équipe de Notre Dame qui a étudié FO Aquarii comprenait Littlefield, Aadland et Kennedy. Les conclusions de l'équipe ont été publiées dans le Journal d'astrophysique . Les institutions qui ont contribué aux travaux comprennent l'Ohio State University, Université Côte d'Azur (France), Université de Liège (Belgique) et l'Association américaine des observateurs d'étoiles variables (AAVSO).