Iki šiol tikriausiai būsite girdėję, kad astronomai sukūrė pirmąjį pasaulinį orų žemėlapį rudai nykštukui. (Jei neturite, istoriją galite rasti čia.) Galbūt jūs net sukūrėte rudojo nykštuko Luhman 16B paviršiaus kubo modelį arba origami baliono modelį, kurį pateikė tyrėjai (čia).
Kadangi viena iš mano skrybėlių yra Makso Planko astronomijos instituto, kuriame dažniausiai buvo kuriami žemėlapiai, visuomenės informavimo pareigūno pareigos, aš dalyvavau rašydamas pranešimą spaudai apie rezultatą. Bet vienas aspektas, kuris man pasirodė ypač įdomus, ten nebuvo pakankamai aprėptas. Tai, kad šis konkretus tyrinėjimas yra geras pavyzdys, kaip šiais laikais gali būti greita astronomija, ir, apskritai, tai parodo, kaip veikia astronominiai tyrimai. Taigi čia yra pirmojo rudojo nykštukinio paviršiaus žemėlapio vaizdas užkulisiuose - jei norite - pasigaminimas (žr. Vaizdą dešinėje).
Kaip ir kituose moksluose, jei norite būti sėkmingas astronomas, turite padaryti ką nors naujo ir peržengti tai, kas buvo padaryta anksčiau. Galų gale būtent tai ir yra nauji skelbiami rezultatai. Kartais tokią pažangą lemia didesni teleskopai ir jautresni instrumentai. Kartais reikia pastangų ir kantrybės, pavyzdžiui, apžiūrėti daugybę objektų ir padaryti išvadas iš jūsų laimėtų duomenų.
Išradingumas vaidina reikšmingą vaidmenį. Pagalvokite apie teleskopus, instrumentus ir analitinius metodus, kuriuos sukūrė astronomai, kaip įrankius nuolat augančioje įrankių dėžėje. Vienas iš būdų gauti naujų rezultatų yra sujungti šias priemones naujais būdais arba pritaikyti jas naujiems objektams.
Štai kodėl mūsų atidarymo scena nėra nieko ypatingo astronomijos srityje: joje parodytas Maxo Plancko astronomijos instituto podoktorantas Ianas Crossfieldas ir keletas kolegų (įskaitant instituto direktorių Thomasą Henningą) 2013 m. Kovo mėn. Pradžioje, aptardami galimybę taikydamas vieną konkretų žvaigždžių paviršių žemėlapių sudarymo būdą objektų klasei, kuri anksčiau niekada nebuvo tokiu būdu pažymėta.
Šis metodas vadinamas Doplerio vaizdavimu. Pabrėžiama tai, kad besisukančios žvaigždės šviesa šiek tiek pasislenka, kai žvaigždė sukasi. Žvaigždės sukimosi metu besisukant skirtingoms žvaigždžių paviršių dalims, dažnio poslinkiai šiek tiek skiriasi, priklausomai nuo to, kur yra žvaigždės šviesą skleidžianti sritis. Remiantis šiais sisteminiais variantais, galima rekonstruoti apytikslį žvaigždžių paviršiaus žemėlapį, parodant tamsesnes ir šviesesnes sritis. Žvaigždės yra per toli, kad net didžiausi dabartiniai teleskopai galėtų pastebėti paviršiaus detales, tačiau tokiu būdu paviršiaus žemėlapį galima rekonstruoti netiesiogiai.
Pats metodas nėra naujas. Pagrindinė koncepcija buvo sugalvota šeštojo dešimtmečio pabaigoje ir devintajame dešimtmetyje buvo galima pritaikyti keletą ryškių, lėtai besisukančių žvaigždžių, o astronomai, naudodamiesi Doplerio vaizdavimu, šių žvaigždžių dėmėms pažymėti (tamsios dėmės ant žvaigždės paviršiaus; žvaigždžių analogas Saulės dėmėms).
Crossfieldas ir jo kolegos domėjosi: Ar galima šį metodą pritaikyti rudajam nykštukui - tarpininkui tarp planetos ir žvaigždės, masyvesniam už planetą, tačiau su nepakankama mase, kad branduolių sintezė galėtų užsidegti objekto šerdyje ir paversti jį žvaigžde? Deja, kai kurie greiti skaičiavimai, atsižvelgiant į tai, ką gali ir ko negali padaryti dabartiniai teleskopai ir prietaisai, taip pat į žinomų rudųjų nykštukių savybes, parodė, kad jis neveiks.
Galimi taikiniai buvo per silpni, o Doplerio vaizdavimui reikia daug šviesos: vien dėl to, kad reikia padalyti turimą šviesą į daugybę spalvų spektro, taip pat todėl, kad reikia atlikti daugybę skirtingų gana trumpų matavimų - juk jūs reikia stebėti, kaip laikui bėgant keičiasi subtilūs dažnio poslinkiai, kuriuos sukelia Doplerio efektas.
Kol kas toks paprastas. Dauguma diskusijų apie tai, kaip atlikti visiškai naujo tipo pastebėjimus, greičiausiai priėjo prie išvados, kad to negalima padaryti arba negalima padaryti dar. Bet šiuo atveju pasirodė kitas astronominės pažangos variklis: Naujų objektų atradimas.
Kovo 11 d. Penno valstijos universiteto astronomas Kevinas Luhmanas paskelbė reikšmingą atradimą: Naudodamasis NASA plačiajuosčio infraraudonųjų spindulių tyrimo tyrėjo (WISE) duomenimis, jis nustatė dviejų rudų nykštukų, skriejančių aplink vienas kitą, sistemą. Stebėtina, kad ši sistema buvo nutolusi nuo Žemės tik 6,5 šviesmečio atstumu. Tik Alfa Kentauro žvaigždžių sistema ir Barnardo žvaigždė yra arčiau Žemės. Tiesą sakant, Barnardo žvaigždė buvo paskutinis kartas, kai objektas buvo aptiktas arti mūsų Saulės sistemos - ir šis atradimas buvo padarytas 1916 m.
Šiuolaikiniai astronomai nėra žinomi dėl šmaikščių vardų, ir naujas objektas, kuris buvo pavadintas WISE J104915.57-531906.1, nebuvo išimtis. Teisingai sakant, tai nėra tikras vardas; tai atradimo priemonės WISE derinys su sistemos koordinatėmis danguje. Vėliau sistemai buvo pasiūlytas alternatyvus pavadinimas „Luhman 16AB“, nes tai buvo 16tūkst dvejetainė sistema, kurią atrado Kevinas Luhmanas. A ir B žymi dvejetainės sistemos du komponentus.
Šiomis dienomis internetas suteikia astronomijos bendruomenei tiesioginę prieigą prie naujų atradimų, kai tik jie bus paskelbti. Daugelis, tikriausiai dauguma astronomų, pradeda savo darbo dieną naršydami naujausius astro-ph įrašus, „arXiv“ astrofizikos skyrių, tarptautinę mokslinių darbų saugyklą. Su keliomis išimtimis - kai kurie žurnalai bent kuriam laikui reikalauja išimtinių leidimų teisių - štai astronomai dažniausiai pirmą kartą pažvelgia į savo kolegų naujausius tyrimų dokumentus.
Luhmanas kovo 11 d. Astro-ph paskelbė savo dokumentą „Dvejetainės rudos nykštukės atradimas esant 2 Parsecams nuo saulės“. Kovo 11 d. Crossfieldui ir jo kolegoms MPIA tai buvo žaidimų keitiklis. Staiga čia atsirado ruda nykštukė, kuriai vaizduojantis Doplerio vaizdas galėtų būti veiksmingas, ir gavęs pirmąjį rudos nykštukės paviršiaus žemėlapį.
Tačiau tam dar prireiks vieno didžiausių pasaulyje teleskopų šviesos rinkimo galios, o stebėjimo laikas tokiems teleskopams yra labai reikalingas. Crossfieldas ir jo kolegos nusprendė, kad prieš taikydamiesi jie turės atlikti dar vieną testą. Bet kuris objektas, tinkamas naudoti Doplerio vaizdus, vis tiek šiek tiek mirksės, paaštrės šiek tiek šviesiau ir tamsiau, nes šviesesni ar tamsesni paviršiaus plotai pasisuks į vaizdą. Ar „Luhman 16A“ ar „16B“ mirgėjo - kalbėdami astronomai: ar vienas iš jų, o gal abu, rodė didelį kintamumą?
Astronomija ateina su savo laiko skalėmis. Ryšys internetu spartus. Bet jei turite naują idėją, paprastai jūs negalite tiesiog laukti nakties, kai kris, ir atitinkamai nukreipti savo teleskopą. Turite priimti stebėjimo pasiūlymą ir šis procesas užtrunka - paprastai nuo pusės iki vienerių metų nuo jūsų pasiūlymo iki faktinių pastebėjimų. Taip pat prašymas yra ne kas kita, o formalumas. Dideli įrenginiai, tokie kaip Europos pietinės observatorijos labai dideli teleskopai arba kosminiai teleskopai, tokie kaip „Hablas“, paprastai gauna programas daugiau nei 5 kartus viršijantį realų stebėjimo laiką.
Tačiau yra trumpas būdas - ypač daug žadančius ar laiko kritinius stebėjimo projektus baigti kur kas greičiau. Tai vadinama „direktoriaus nuožiūra pasirinktu laiku“, nes observatorijos direktorius arba pavaduotojas turi teisę paskirstyti šį stebėjimo laiko fragmentą savo nuožiūra.
Balandžio 2 d. Beth Biller, kitas MPIA podoktorantas (dabar ji yra Edinburgo universitete), kreipėsi dėl direktoriaus pasirinkimo laiko MPG / ESO 2,2 m teleskopu ESO La Silla observatorijoje Čilėje. Pasiūlymas buvo patvirtintas tą pačią dieną.
Billerio pasiūlymas buvo mokytis Luhman 16A ir 16B naudojant instrumentą GROND. Priemonė buvo sukurta norint ištirti galingų, tolimų sprogimų, žinomų kaip gama spindulių sprogimai, pomėgius. Turėdami paprastus astronominius objektus, astronomai gali skirti laiko. Šie objektai beveik nepasikeis per kelias valandas, kuriuos stebės astronomas. Pirmiausia naudodamiesi vienu filtru užfiksuokite vieną bangos ilgio diapazoną (pagalvokite „vienos spalvos šviesa“), tada kitą filtrą kitam bangos ilgio diapazonui. (Astronominiai vaizdai paprastai užfiksuoja vieną bangos ilgio diapazoną - vieną spalvą) vienu metu. Jei žiūrėsite į spalvotą vaizdą, dažniausiai tai yra stebėjimų serijos rezultatas, vienas spalvų filtras vienu metu.)
Gama spindulių pliūpsniai ir kiti trumpalaikiai reiškiniai skiriasi. Jų savybės gali kisti per minučių skalę, nepalikdamos laiko nuosekliems stebėjimams. Štai kodėl GROND leidžia vienu metu stebėti septynias skirtingas spalvas.
Billeris pasiūlė naudoti GROND unikalią galimybę įrašyti „Luhman 16A“ ir „16B“ ryškumo variacijas vienu metu septyniomis skirtingomis spalvomis - tokio tipo matavimų, kurie dar niekada nebuvo atlikti tokiu mastu. Vienu metu informacijos gavę iš rudojo nykštuko tyrėjai buvo dviejų skirtingų bangų ilgių (Esther Buenzli, tada Arizonos universiteto Stewardo observatorijos ir kolegų, darbas). Billeris ėjo septynerius. Kadangi šiek tiek skirtinguose bangų ilgių režimuose yra informacijos apie šiek tiek skirtingų spalvų dujas, tokie matavimai žadėjo suprasti šių rudųjų nykštukių sluoksnių struktūrą - esant skirtingoms temperatūroms, atsižvelgiant į skirtingus atmosferos sluoksnius skirtinguose aukščiuose.
Crossfieldui ir jo kolegoms - tarp jų ir Billeriui - toks ryškumo variacijų matavimas taip pat turėtų parodyti, ar vienas iš rudųjų nykštukių buvo tinkamas kandidatas vaizduoti Doplerį.
Kaip paaiškėjo, jiems net nereikėjo ilgai laukti. Grupė astronomų aplink Michaëlą Gilloną nukreipė mažą robotizuotą teleskopą TRAPPIST, skirtą aptikti egzoplanetas pagal ryškumo pokyčius, kuriuos jie sukelia pravažiuodami tarp savo priimančiosios žvaigždės ir stebėtoją Žemėje, į Luhman 16AB. Tą pačią dieną, kai Biller kreipėsi dėl laiko stebėjimo ir jos paraiška buvo patvirtinta, TRAPPIST grupė paskelbė pranešimą „Sparčiai besivystantys orai vėsiausiems iš mūsų dviejų naujų požeminių kaimynų“, kuriuose aprašytos „Luhman 16B“ ryškumo variacijos.
Ši žinia užklupo Crossfield tūkstančius mylių nuo namų. Kai kuriems astronominiams stebėjimams nereikia, kad astronomai išeitų iš savo jaukių kabinetų - pasiūlymas siunčiamas vieno iš didžiųjų teleskopų personalo astronomams, kurie, stebėdami sąlygas, sukuria tinkamas sąlygas, ir siunčia duomenis atgal internetu. Tačiau dėl kitų stebėjimų astronomai turi keliauti į bet kurį naudojamą teleskopą - į Čilę, tarkime, į Havajus arba į Havajus.
Kai buvo paskelbti „Luhman 16B“ ryškumo pokyčiai, Crossfieldas stebėjo Havajus. Jis ir jo kolegos iškart suprato, kad, atsižvelgiant į naujus rezultatus, „Luhman 16B“ nuo galimo kandidato į Doplerio vaizdavimo techniką perėjo prie perspektyvaus. Skrydžiui iš Havajų atgal į Frankfurtą „Crossfield“ greitai parašė skubų stebėjimo pasiūlymą dėl direktoriaus pasirinkimo laiko CRIRES - spektrografą, sumontuotą viename iš 8 metrų labai didelių teleskopų (VLT) ESO Paranal observatorijoje Čilėje, balandžio mėnesį pateikdamas paraišką. 5. Po penkių dienų pasiūlymas buvo priimtas.
Gegužės 5 d. Milžiniškas 8 metrų ilgio Antu veidrodis, vienas iš keturių labai didelio teleskopo vienetinių teleskopų, pasuko pietinio Vela žvaigždyno („Laivo burė“) link. Jo surinkta šviesa buvo sujungta į CRIRES - didelės skiriamosios gebos infraraudonųjų spindulių spektrografą, kuris atvėsinamas iki maždaug -200 laipsnių Celsijaus (-330 Farenheito), kad būtų didesnis jautrumas.
Atitinkamai trimis ir dviem savaitėmis anksčiau, Billerio stebėjimai pateikė gausius duomenis apie abiejų rudųjų nykštukių kintamumą numatomose septyniose skirtingose bangų ilgio juostose.
Tarp pirminės idėjos ir pastebėjimų praėjo ne daugiau kaip du mėnesiai. Perfrazuojant garsiąją Edisono žinią, stebėjimo astronomija yra 1% stebėjimo ir 99% įvertinimo, nes pirminiai duomenys yra analizuojami, taisomi, lyginami su modeliais ir daromos išvados apie stebimų objektų savybes.
Beth Billerio kelių bangų ilgio ryškumo pokyčių stebėjimui prireikė maždaug penkių mėnesių. Rugsėjo pradžioje „Biller“ ir 17 bendraautorių, „Crossfield“ ir daugybė kitų MPIA kolegų, pateikė savo straipsnį Astrofizinių žurnalų laiškai (ApJL) po tam tikrų pakeitimų buvo priimtas spalio 17 d. Nuo spalio 18 d. Rezultatai buvo prieinami internetu astro-ph, o po mėnesio jie buvo paskelbti ApJL svetainėje.
Rugsėjo pabaigoje Crossfield ir jo kolegos baigė CRoplesi duomenų analizę Doplerio vaizdais. Tokios analizės rezultatai niekada nėra 100% tikri, tačiau astronomai nustatė labiausiai tikėtiną Luhman 16B paviršiaus struktūrą: šviesesnių ir tamsesnių dėmių modelį; debesys, sudaryti iš geležies ir kitų mineralų, dreifuojantys vandenilio dujose.
Kaip įprasta lauke, tekstą, kurį jie pateikė žurnalui Gamta buvo išsiųstas arbitrui - mokslininkui, kuris lieka anonimiškas ir kuris teikia rekomendacijas žurnalo redaktoriams, ar reikia publikuoti tam tikrą straipsnį. Dažniausiai net straipsnį, kurį arbitras mano, kad jis turėtų publikuoti, jis turi keletą tobulinimo rekomendacijų. Po tam tikrų pakeitimų Gamta priėmė „Crossfield“ ir kt. straipsnis 2013 m. gruodžio pabaigoje.
Su Gamta, galutinę, pataisytą versiją leidžiama publikuoti tik astro-ph ar panašiuose serveriuose ne vėliau kaip per 6 mėnesius nuo paskelbimo žurnale. Taigi, nors sausio 9 d., Kai vyks diskusija 223-ajame Amerikos astronomijos draugijos susirinkime Vašingtone, plačiam astronomijos bendruomenei, internetinis leidinys, 2014 m. Sausio 29 d., Kai kurie kolegos išgirs apie rudųjų nykštukių žemėlapį. , bus pirmasis šio naujo rezultato žvilgsnis. Ir jūs galite lažintis, kad pamatę rudųjų nykštukių žemėlapį nemažai jų pradės galvoti apie tai, ką dar galėtų padaryti. Sekite naujosios kartos rezultatus.
Ir štai jūs turite: 10 mėnesių astronominių tyrimų nuo idėjos iki paskelbimo, gavus pirmąjį rudos nykštukės paviršiaus žemėlapį (Crossfield ir kt.) Ir pirmąsias septynių bangų ilgio juostas - dviejų rudųjų nykštukių ryškumo variacijų tyrimą. (Biller ir kt.). Apibendrinant, tyrimai pateikia patrauklų sudėtingų oro sąlygų atvaizdą objekte, esančiame kažkur tarp planetos ir žvaigždės, rudųjų nykštukių tyrimo naujos eros pradžia, ir svarbus žingsnis link kito tikslo: išsamūs milžiniškų dujų planetų paviršiaus žemėlapiai aplink kitus žvaigždės.
Dėl asmeniškesnės pastabos, tai buvo mano pirmasis pranešimas spaudai, kurį atsiuntė „Weather Channel“.
