Dėl galingo naujo didelio kontrastingumo fotoaparato, įmontuoto prie labai didelio teleskopo, buvo gautos nuotraukos su mažo svorio kompanionu, esančiu labai arti žvaigždės. Tai leido astronomams pirmą kartą tiesiogiai išmatuoti jauno, labai mažos masės objekto masę.
Objektas, daugiau nei 100 kartų silpnesnis nei jo pagrindinė žvaigždė, vis dar yra 93 kartus masyvesnis nei Jupiteris. Ir atrodo, kad jis yra beveik dvigubai sunkesnis, nei teorija spėja.
Taigi šis atradimas rodo, kad dėl modelių klaidų astronomai galėjo pervertinti jaunų „rudųjų nykštukių“ ir „laisvai plūduriuojančių“ ekstrasoliarių planetų skaičių.
Laimingas derinys
Žvaigždę galima apibūdinti daugybe parametrų. Bet vienas yra be galo svarbus: jo masė. Būtent žvaigždės masė lems jos likimą. Taigi nenuostabu, kad astronomai nori gauti tikslią šio parametro vertę.
Tačiau tai nėra lengva užduotis, ypač mažiausiems masyviems - tiems, kurie yra pasienyje tarp žvaigždžių ir rudųjų nykštukinių objektų. Rudi nykštukai, arba „žlugusios žvaigždės“, yra objektai, kurie yra iki 75 kartų masyvesni už Jupiterį, per maži, kad jo viduje galėtų užsidegti pagrindiniai branduolių sintezės procesai.
Žvaigždės masei nustatyti astronomai paprastai žvelgia į žvaigždžių judėjimą dvejetainėje sistemoje. Ir tada taikykite tą patį metodą, kuris leidžia nustatyti Žemės masę, žinant Mėnulio atstumą ir laiką, per kurį jo palydovas gali užpildyti vieną pilną orbitą (vadinamasis „Keplerio trečiasis įstatymas“). Tuo pačiu būdu jie taip pat išmatavo Saulės masę, žinodami Žemės ir Saulės atstumą ir laiką - vienerius metus - mūsų planetai reikia kelionių aplink Saulę.
Mažos masės objektų problema yra ta, kad jie yra labai silpni ir dažnai būna paslėpti ryškesnės žvaigždės, pro kurią jie skrieja, akyse, taip pat žiūrėdami į didelius teleskopus.
Tačiau astronomai rado būdų, kaip įveikti šį sunkumą. Tam jie naudojasi gerai apgalvota stebėjimo strategijos ir moderniausių instrumentų kombinacija.
Didelio kontrasto kamera
Pirmiausia astronomai, ieškantys labai mažos masės objektų, žvelgia į jaunas netoliese esančias žvaigždes, nes mažos masės palydovo objektai bus ryškiausi, kol jie jauni, prieš susitraukdami ir atvėsdami.
Šiuo konkrečiu atveju tarptautinė astronomų komanda [1], vadovaujama Laird Close (Stewardo observatorija, Arizonos universitetas), tyrė žvaigždę AB Doradus A (AB Dor A). Ši žvaigždė yra už maždaug 48 šviesmečių ir yra „tik“ 50 milijonų metų. Kadangi AB Dor A padėtis danguje „banguoja“ dėl gravitacinio žvaigždės objekto patraukimo, nuo 1990-ųjų pradžios buvo manoma, kad AB „Dor A“ turi turėti nedidelės masės kompanioną.
Norėdami nufotografuoti šį kompanioną ir gauti išsamų duomenų apie jį rinkinį, Close ir jo kolegos panaudojo naują instrumentą Europos pietų observatorijos labai dideliame teleskope. Šią naują didelio kontrasto adaptyviosios optikos kamerą, NACO vienalaikį diferencinį vaizdą, arba NACO SDI [2], specialiai sukūrė Laird Close ir Rainer Lenzen (Max-Plancko astronomijos institutas Heidelberge, Vokietija), kad būtų galima medžioti ekstrasoliarias planetas. SDI fotoaparatas padidina VLT ir jo adaptyviosios optikos sistemos galimybes aptikti silpnus palydovus, kurie paprastai būtų prarasti pagrindinės žvaigždės akiratyje.
Pasaulinė premjera
2004 m. Vasario mėn. Pasukę šią kamerą link „AB Dor A“, jie pirmą kartą sugebėjo pavaizduoti taip silpną - 120 kartų švelnesnį už žvaigždę - draugą ir taip arti jo žvaigždės.
Markusas Hartungas (ESO), komandos narys: „Ši pasaulinė premjera buvo įmanoma tik dėl unikalių„ NACO SDI “instrumentų, esančių VLT, galimybių. Tiesą sakant, Hablo kosminis teleskopas bandė, bet nepavyko aptikti kompaniono, nes jis buvo per silpnas ir per arti pagrindinės žvaigždės akiračio. “
Nedidelis atstumas tarp žvaigždės ir silpnojo palydovo (0,156 lanko sekos) yra toks pat, kaip vienos euro monetos (2,3 cm) pločio, matant 20 km atstumu. Bendradarbis, vadinamas AB Dor C, buvo matomas 2,3 karto didesniu nei vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės atstumu. Jis užbaigia ciklą aplink savo pagrindinę žvaigždę per 11,75 metų gana ekscentrinėje orbitoje.
Naudodami tikslią kompaniono buvimo vietą, taip pat žinomą žvaigždės „voblerį“, astronomai galėjo tiksliai nustatyti kompaniono masę. Objektas, daugiau nei 100 kartų silpnesnis už artimą pagrindinę žvaigždę, turi vieną dešimtadalį jo pagrindinės žvaigždės masės, t.y., jis yra 93 kartus masyvesnis už Jupiterį. Taigi jis šiek tiek viršija rudosios nykštukės ribą.
Naudodamiesi NACO VLT, astronomai toliau stebėjo „AB Dor C“, esant beveik infraraudonųjų spindulių bangos ilgiui, kad išmatuotų jo temperatūrą ir šviesumą.
„Mes nustebome sužinoję, kad kompanionas buvo 400 laipsnių (Celsijaus) vėsesnis ir 2,5 karto silpnesnis, nei prognozuoja naujausi modeliai tokios masės objektui“, - sakė Close.
„Teorija prognozuoja, kad šis mažos masės, kietas objektas būtų apie 50 Jupiterio masių. Tačiau teorija neteisinga: šis objektas iš tikrųjų yra nuo 88 iki 98 Jupiterio masių. “
Todėl šie nauji atradimai užginčija dabartines mintis apie rudųjų nykštukių populiaciją ir galimą plačiai viešinamų „laisvai plūduriuojančių“ ekstrasoliarių planetų egzistavimą.
Iš tiesų, jei jauni objektai, iki šiol identifikuoti kaip rudosios nykštukės, yra dvigubai masyvesni, nei manyta, daugelis jų turi būti mažai masės žvaigždės. O objektai, neseniai identifikuoti kaip „laisvai plūduriuojančios“ planetos, savo ruožtu greičiausiai yra mažos masės rudieji nykštukai.
Artimui ir jo kolegoms „šis atradimas privers astronomus pergalvoti, kokia iš tikrųjų yra mažiausių gamtoje pagamintų objektų masė“.
Daugiau informacijos
Čia pateiktas darbas pasirodo kaip laiškas „Nature“ sausio 20 dienos numeryje („Dinaminis masės ir šviesos ryškumo santykio kalibravimas esant labai mažoms žvaigždžių masėms ir jaunam amžiui“, L. Close ir kt.).
Pastabos
[1]: Komandą sudaro Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek ir Beth Biller (Stewardo observatorija, Arizonos universitetas, Tuksonas, JAV), Rainer Lenzen ir Wolfgang Brandner (Maxo Plancko astronomijos institutas, Heidelberge (Vokietija), Jose C. Guirado (Valensijos universitetas, Ispanija) bei Markus Hartungas ir Chrisas Lidmanas (ESO, Čilė).
[2]: NACO SDI fotoaparatas yra unikalaus tipo fotoaparatas, kuriame naudojama adaptyvioji optika, kuri pašalina neryškius Žemės atmosferos efektus ir sukuria ypač aštrius vaizdus. SDI skaido šviesą iš vienos žvaigždės į keturis vienodus vaizdus, tada gautas spindulius praleidžia per keturis šiek tiek skirtingus (jautrius metanui) filtrus. Kai filtruoti šviesos pluoštai patenka į fotoaparato detektorių matricą, astronomai gali atimti vaizdus taip, kad ryški žvaigždė išnyktų, atskleisdamas silpnesnį, vėsesnį objektą, kitaip paslėptą žvaigždės išsklaidytame šviesa halo („akinimas“). Unikalūs Saturno palydovo „Titan“ vaizdai, gauti anksčiau naudojant NACO SDI, buvo paskelbti ESO PR 09/04.
Originalus šaltinis: ESO žinių laida
