Tagad jūs, iespējams, būsit dzirdējis, ka astronomi ir izveidojuši pirmo globālo laika karti brūnajam pundurim. (Ja jums tas nav, jūs varat atrast stāstu šeit.) Varbūt jūs esat pat uzbūvējis brūnā pundura Luhman 16B virsmas kuba modeli vai origami balonu modeli, ko sniedza pētnieki (šeit).
Tā kā viena no manām cepurēm ir Maksa Planka astronomijas institūta, kurā notika kartes veidošana, sabiedrības informēšanas darbiniece, es iesaistījos preses paziņojuma par rezultātu rakstīšanā. Bet viens aspekts, kas man šķita īpaši interesants, tur nedabūja daudz atspoguļot. Tas ir tas, ka šis konkrētais pētījumu fragments ir labs piemērs tam, cik mūsdienās var veikt strauju tempu astronomijā, un, vispārīgāk, tas parāda, kā darbojas astronomiskie pētījumi. Tātad šeit ir aizkulišu izskats - izgatavošana, ja vēlaties - pirmajai brūnā pundura virsmas kartei (sk. Attēlu labajā pusē).
Tāpat kā citās zinātnēs, ja vēlaties būt veiksmīgs astronoms, jums jādara kaut kas jauns un jāiet tālāk par to, kas tika darīts iepriekš. Galu galā tas ir tas, par ko ir publicējami jaunie rezultāti. Dažreiz šādu progresu veicina lielāki teleskopi un jutīgāki instrumenti. Dažreiz tas attiecas uz pūlēm un pacietību, piemēram, uzmērot lielu skaitu objektu un izdarot secinājumus no iegūtajiem datiem.
Izcilībai ir liela loma. Padomājiet par teleskopiem, instrumentiem un analītiskajām metodēm, ko izstrādājuši astronomi kā instrumentus pastāvīgi augošajā instrumentu kastē. Viens no veidiem, kā iegūt jaunus rezultātus, ir apvienot šos rīkus jaunos veidos vai pielietot tos jauniem objektiem.
Tāpēc mūsu atklāšanas aina nav nekas īpašs astronomijas jomā: tajā ir redzams Īans Krosfīlds, Maksas Plankas astronomijas institūta pēcdoktorantūras pētnieks un vairāki kolēģi (ieskaitot institūta direktoru Tomasu Henningu) 2013. gada marta sākumā, apspriežot iespēju vienas konkrētas zvaigžņu virsmas kartēšanas metodes piemērošana objektu klasei, kas nekad iepriekš nebija šādā veidā kartēta.
Metodi sauc par Doplera attēlveidošanu. Tas izmanto faktu, ka rotējošās zvaigznes gaismas mainās frekvence, zvaigznei rotējot. Ejot garām dažādām zvaigžņu virsmu daļām, ko apvelk zvaigznes rotācija, frekvences nobīdes nedaudz atšķiras atkarībā no tā, kur zvaigzne atrodas gaismas izstarojošajā reģionā. No šīm sistemātiskajām variācijām var rekonstruēt aptuvenu zvaigžņu virsmas karti, parādot tumšākas un gaišākas zonas. Zvaigznes ir pārāk tālu, lai pat lielākie pašreizējie teleskopi uztvertu virsmas detaļas, taču šādā veidā virsmas karti var rekonstruēt netieši.
Pati metode nav jauna. Pamatkoncepcija tika izgudrota piecdesmito gadu beigās, un astoņdesmitajos gados tika izmantotas vairākas lietojumprogrammas spožām, lēnām rotējošām zvaigznēm, un astronomi izmantoja Doplera attēlveidošanu, lai kartētu šo zvaigžņu plankumus (tumši plankumi uz zvaigžņu virsmas; zvaigžņu analogs saules plankumiem).
Krosfīldam un viņa kolēģiem radās jautājums: vai šo metodi var izmantot brūnajam pundurim - starpniekam starp planētu un zvaigzni, masīvākam par planētu, bet ar nepietiekamu masu kodolsintēzei, lai aizdegtos objekta kodolā, pārvēršot to par zvaigzni? Diemžēl daži ātri aprēķini, ņemot vērā to, ko pašreizējie teleskopi un instrumenti var un ko nevar, kā arī zināmo brūno punduru īpašības, parādīja, ka tas nedarbosies.
Pieejamie mērķi bija pārāk vāji, un Doplera attēlveidošanai ir vajadzīga daudz gaismas: par vienu tāpēc, ka pieejamā gaisma ir jāsadala neskaitāmajās spektra krāsās, kā arī tāpēc, ka jums jāveic daudz dažādu, diezgan īsu mērījumu - galu galā, jūs jāpārrauga, kā laika gaitā mainās smalkās frekvences maiņas, kuras izraisa Doplera efekts.
Pagaidām tik parasts. Lielākā daļa diskusiju par to, kā veikt pilnīgi jauna veida novērojumus, iespējams, nonāk pie secinājuma, ka to nevar izdarīt vai arī nevar izdarīt tomēr. Bet šajā gadījumā parādījās cits astronomiskā progresa virzītājspēks: Jaunu objektu atklāšana.
11. martā Pensijas štata universitātes astronoms Kevins Luhmans paziņoja par nozīmīgu atklājumu: Izmantojot NASA plašā lauka infrasarkano staru pētījuma pētnieka (WISE) datus, viņš bija identificējis divu brūno punduru sistēmu, kas riņķo ap otru. Jāatzīmē, ka šī sistēma atradās tikai 6,5 gaismas gadu attālumā no Zemes. Tikai Alpha Centauri zvaigžņu sistēma un Barnard's zvaigzne ir tuvāk Zemei nekā tā. Faktiski Barnarda zvaigzne bija pēdējā reize, kad tika atklāts objekts, kas atrodas tuvu mūsu Saules sistēmai - un šis atklājums tika veikts 1916. gadā.
Mūsdienu astronomi nav zināmi ar īsiem vārdiem, un jaunais objekts, kas tika apzīmēts ar WISE J104915.57-531906.1, nebija izņēmums. Godīgi sakot, tas nav domāts kā īsts vārds; tas ir atklāšanas instrumenta WISE un sistēmas koordinātu apvienojums debesīs. Vēlāk sistēmai tika ierosināts alternatīvs apzīmējums “Luhman 16AB”, jo tas bija 16th binārā sistēma, ko atklājis Kevins Luhmans, ar A un B apzīmējot binārās sistēmas divus komponentus.
Mūsdienās internets astronomiskajai kopienai nodrošina tūlītēju piekļuvi jauniem atklājumiem, tiklīdz tie tiek paziņoti. Daudzi, iespējams, vairums astronomu savu darba dienu sāk, pārlūkojot nesenos iesniegumus astro-ph, arXiv astrofizikas sadaļā, kas ir starptautiska zinātnisko darbu krātuve. Ar dažiem izņēmumiem - daži žurnāli vismaz uzstāj uz ekskluzīvām publikācijas tiesībām vismaz uz laiku - tieši šeit astronomi vairumā gadījumu pirmo reizi iepazīstas ar kolēģu jaunākajiem pētījumiem.
Luhmans 11. martā uz astro-ph ievietoja savu rakstu “Binārā brūna pundura atrašana 2 Parsec no saules” 11. martā. Crossfield un viņa MPIA kolēģiem tas bija spēles mainītājs. Pēkšņi šeit parādījās brūns punduris, kuram, iespējams, varēja darboties Doplera attēlveidošana, iegūstot pirmo brūno punduru virsmas karti.
Tomēr, lai tas notiktu, joprojām būs vajadzīgs viena no lielākajiem teleskopiem pasaulē gaismas savākšanas spēks, un šādu teleskopu novērošanas laiks ir ļoti pieprasīts. Krosfīlds un viņa kolēģi nolēma, ka pirms pieteikšanās viņiem būs jāpiemēro vēl viens tests. Jebkurš objekts, kas piemērots Doplera attēlveidošanai, tikmēr nedaudz mirgo, kļūstot nedaudz gaišāks un tumšāks, jo gaišāki vai tumšāki virsmas laukumi pagriežas skatā. Vai Luhmans 16A vai 16B mirgo - astronomu runājot: vai viens no tiem vai varbūt abi parādīja augstu mainīgumu?
Astronomijai ir sava laika skala. Saziņa, izmantojot internetu, ir ātra. Bet, ja jums ir kāda jauna ideja, tad parasti jūs varat ne tikai gaidīt, kad krīt nakts, un attiecīgi norādīt savu teleskopu. Jums jāiegūst novērošanas priekšlikums, un šis process prasa laiku - parasti no pusgada līdz gadam starp jūsu priekšlikumu un faktiskajiem novērojumiem. Arī pieteikšanās ir tikai formalitāte. Lielas iespējas, piemēram, Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielie teleskopi vai kosmosa teleskopi, piemēram, Habla, parasti saņem lietojumprogrammas vairāk nekā 5 reizes vairāk nekā faktiski pieejamais novērošanas laiks.
Bet ir īss apraksts - veids, kā īpaši daudzsološus vai laika kritiskus novērošanas projektus pabeigt daudz ātrāk. Tas ir pazīstams kā “direktora izvēles laiks”, jo observatorijas direktoram vai viņa vietniekam ir tiesības izplatīt šo vērošanas laika daļu pēc saviem ieskatiem.
2. aprīlī Betija Millere, cita MPIA postdokumentācija (viņa šobrīd atrodas Edinburgas universitātē), pieteicās uz direktora izvēles laiku MPG / ESO 2,2 m teleskopā ESO La Silla observatorijā Čīlē. Priekšlikums tika apstiprināts tajā pašā dienā.
Billera priekšlikums bija izpētīt Luhmana 16A un 16B ar instrumentu ar nosaukumu GROND. Šis instruments tika izstrādāts, lai izpētītu spēcīgu, tālu sprādzienu, kas pazīstami kā gamma staru pārrāvumi, pēcoblāzus. Ar parastajiem astronomiskajiem objektiem astronomi var paņemt savu laiku. Šie objekti dažu stundu laikā nemainīsies, un astronoms veic novērojumus, vispirms izmantojot vienu filtru, lai uztvertu vienu viļņu garumu diapazonu (domājiet “vienas krāsas gaisma”), pēc tam citu filtru citam viļņu garuma diapazonam. (Astronomijas attēli parasti uztver vienu viļņu garumu diapazonu - vienu krāsu) vienlaikus. Ja skatāties uz krāsainu attēlu, tas parasti ir novērojumu virknes rezultāts, viens krāsu filtrs vienlaikus.)
Gamma staru pārrāvumi un citas īslaicīgas parādības ir atšķirīgas. To īpašības var mainīties minūšu laika skalā, neatstājot laiku secīgiem novērojumiem. Tāpēc GROND ļauj vienlaikus novērot septiņas dažādas krāsas.
Billers bija ierosinājis izmantot GROND unikālo iespēju, lai vienlaikus reģistrētu Luhman 16A un 16B spilgtuma variācijas septiņās dažādās krāsās - tāda veida mērīšana, kas nekad agrāk nebija veikta šajā mērogā. Vienlaicīgākie informācijas pētnieki, kas bija ieguvuši no brūnā pundura, atradās divos dažādos viļņu garumos (Esteres Buenzli, pēc tam Arizonas Universitātes Stjuartu observatorijas, un kolēģu darbs). Billers devās septiņos. Tā kā nedaudz atšķirīgos viļņu garuma režīmos ir informācija par gāzi nedaudz dažādās krāsās, šādi mērījumi solīja ieskatu šo brūno punduru slāņu struktūrā - ar dažādām temperatūrām, kas atbilst dažādiem atmosfēras slāņiem dažādos augstumos.
Krosfīldam un viņa kolēģiem, starp kuriem bija arī Billers, šādam spilgtuma variāciju mērījumam vajadzētu parādīt arī to, vai viens no brūnajiem punduriem bija labs kandidāts Doplera attēlveidošanai.
Kā izrādījās, viņiem pat nevajadzēja tik ilgi gaidīt. Astronomu grupa ap Mihaelu Gillonu bija norādījusi uz mazo robotizēto teleskopu TRAPPIST, kas paredzēts eksoplanētu noteikšanai ar spilgtuma izmaiņām, ko tās rada, pārejot starp saimnieka zvaigzni un novērotāju uz Zemes, uz Luhman 16AB. Tajā pašā dienā, kad Billere bija pieteikusies laika novērošanai, un viņas pieteikums tika apstiprināts, grupa TRAPPIST publicēja rakstu “Ātri mainīgi laika apstākļi vēsākajiem no diviem jaunajiem zvaigžņu kaimiņiem”, kurā parādītas Luhman 16B spilgtuma variācijas.
Šīs ziņas pieķēra Crossfield tūkstošiem jūdžu attālumā no mājām. Daži astronomiski novērojumi neprasa, lai astronomi atstātu mājīgos birojus - priekšlikums tiek nosūtīts personāla astronomiem vienā no lielajiem teleskopiem, kuri veic novērojumus, kad apstākļi ir piemēroti, un nosūta datus atpakaļ, izmantojot internetu. Bet cita veida novērojumiem ir nepieciešams, lai astronomi dotos uz visu izmantoto teleskopu - uz Čīli, teiksim, uz Havaju salām vai uz tām.
Kad tika paziņotas Luhman 16B spilgtuma izmaiņas, Crossfield novēroja Havaju salās. Viņš un viņa kolēģi uzreiz saprata, ka, ņemot vērā jaunos rezultātus, Luhman 16B no iespējamā Doplera attēlveidošanas tehnikas kandidāta ir pārgājis uz daudzsološu. Lidojumā no Havaju salām uz Frankfurti Crossfield ātri uzrakstīja steidzamu novērošanas priekšlikumu par direktora izvēles laiku CRIRES - spektrogrāfu, kas uzstādīts uz viena no 8 metru ļoti lielajiem teleskopiem (VLT) ESO Paranal observatorijā Čīlē, iesniedzot pieteikumu aprīlī. 5. Pēc piecām dienām priekšlikums tika pieņemts.
5. maijā Antu milzu 8 metru spogulis, kas bija viens no četriem ļoti lielā teleskopa vienības teleskopiem, pagriezās pret Velas dienvidu zvaigznāju (“Kuģa bura”). Tajā savāktā gaisma tika sadalīta CRIRES - augstas izšķirtspējas infrasarkanajā spektrogrāfā, kas labākas jutības nodrošināšanai tiek atdzesēts līdz aptuveni -200 grādiem pēc Celsija (-330 Fārenheita).
Attiecīgi trīs un divas nedēļas agrāk Billera novērojumi bija devuši bagātīgus datus par abu brūno punduru mainīgumu paredzētajās septiņās dažāda viļņa garuma joslās.
Starp sākotnējo ideju un novērojumiem šajā brīdī nebija pagājuši vairāk kā divi mēneši. Bet, pārfrāzējot Edisona slaveno cipulu, novērojumu astronomija ir 1% novērojums un 99% novērtējums, jo izejas dati tiek analizēti, laboti, salīdzināti ar modeļiem un secinājumiem par novēroto objektu īpašībām.
Beth Biller spilgtuma variāciju daudzviļņu garuma kontrolei bija nepieciešami apmēram pieci mēneši. Septembra sākumā Billers un 17 līdzautori, Crossfield un daudzi citi MPIA kolēģi, ieskaitot, iesniedza savu rakstu Astrofizisko žurnālu vēstules (ApJL) pēc dažām revīzijām tas tika pieņemts 17. oktobrī. Sākot ar 18. oktobri, rezultāti bija pieejami tiešsaistē astro-ph, un mēnesi vēlāk tie tika publicēti ApJL tīmekļa vietnē.
Septembra beigās Crossfield un viņa kolēģi bija pabeiguši Doplera attēlu analīzi CRIRES datiem. Šādas analīzes rezultāti nekad nav pilnīgi pārliecināti, taču astronomi ir atraduši visticamāko Luhman 16B virsmas struktūru: spilgtāku un tumšāku plankumu zīmējums; mākoņi, kas izgatavoti no dzelzs un citiem minerāliem, dreifē uz ūdeņraža gāzes.
Kā parasti šajā laukā, teksts, ko viņi iesniedza žurnālam Daba tika nosūtīts tiesnesim - zinātniekam, kurš paliek anonīms un kurš žurnāla redaktoriem sniedz ieteikumus, vai konkrēts raksts būtu jāpublicē. Lielāko daļu laika, pat par rakstu, kuru tiesnesis uzskata, ka vajadzētu publicēt, viņam / viņai ir daži uzlabošanas ieteikumi. Pēc dažiem labojumiem Daba pieņēma Crossfield et al. raksts 2013. gada decembra beigās.
Ar Daba, jums ir atļauts publicēt galīgo, pārskatīto versiju astro-ph vai līdzīgos serveros ne mazāk kā 6 mēnešus pēc publicēšanas žurnālā. Lai gan vairāki kolēģi būs dzirdējuši par brūno punduru karti 9. janvārī sesijā Amerikas Astronomijas biedrības 223. sanāksmē Vašingtonā, DC, plašākai astronomiskai sabiedrībai, tiešsaistes publikācija, 2014. gada 29. janvārī. , būs pirmais šī jaunā rezultāta ieskats. Un jūs varat derēt, ka, ieraugot brūno punduru karti, daudzi no viņiem būs sākuši domāt par to, ko vēl varētu darīt. Sekojiet līdzi nākamās paaudzes rezultātiem.
Un tur jums tas ir: 10 mēneši astronomisko pētījumu no idejas līdz publikācijai, kā rezultātā tiek iegūta pirmā brūnā pundura virsmas karte (Crossfield et al.) Un pirmās septiņu viļņu garuma joslas - divu brūno punduru spilgtuma variāciju pētījums. (Biller et al.). Kopumā pētījumi sniedz aizraujošu sarežģītu laikapstākļu attēlu objektā, kas atrodas kaut kur starp planētu un zvaigzni, jauna brūna pundura izpētes laikmeta sākums un svarīgs solis ceļā uz citu mērķi: detalizētas milzu gāzes planētu virsmas kartes ap citām zvaigznes.
Personīgāk runājot, šis bija mans pirmais paziņojums presei, kuru paņēma Weather Channel.
