Pateicoties jaudīgajai jaunajai augsta kontrasta kamerai, kas uzstādīta ļoti lielajā teleskopā, ir iegūti fotoattēli ar nelielu masas pavadoni ļoti tuvu zvaigznei. Tas ļāva astronomiem pirmo reizi tieši izmērīt jauna, ļoti maza masas objekta masu.
Objekts, vairāk nekā 100 reizes vājāks par tā galveno zvaigzni, joprojām ir 93 reizes masīvāks nekā Jupiters. Un šķiet, ka tas ir gandrīz divreiz smagāks, nekā teorija to paredz.
Tāpēc šis atklājums liek domāt, ka modeļu kļūdu dēļ astronomi, iespējams, ir pārvērtējuši jauno “brūno punduru” un “brīvi peldošo” ekstrasolāru planētu skaitu.
Uzvarētāju kombinācija
Zvaigzni var raksturot ar daudziem parametriem. Bet viens ir ārkārtīgi svarīgs: tā masa. Tā ir zvaigznes masa, kas izlems tās likteni. Tāpēc nav pārsteigums, ka astronomi vēlas iegūt precīzu šī parametra izmēru.
Tomēr tas nav viegls uzdevums, īpaši vismazāk masīvajiem, tiem, kas atrodas uz robežas starp zvaigznēm un brūno punduru priekšmetiem. Brūnie punduri jeb “neizdevušās zvaigznes” ir objekti, kas ir līdz 75 reizēm masīvāki nekā Jupiters, kas ir pārāk mazi, lai tā iekšienē varētu aizdegties lielākie kodolsintēzes procesi.
Lai noteiktu zvaigznes masu, astronomi parasti aplūko zvaigžņu kustību binārā sistēmā. Un pēc tam izmantojiet to pašu metodi, kas ļauj noteikt Zemes masu, zinot Mēness attālumu un laiku, kas nepieciešams, lai tā satelīts pabeigtu vienu pilnu orbītu (tā sauktais “Keplera trešais likums”). Tādā pašā veidā viņi ir izmērījuši arī Saules masu, zinot Zemes un Saules attālumu un laiku - vienu gadu -, lai mūsu planēta veiktu tūri ap Sauli.
Nelielas masas priekšmetu problēma ir tā, ka tie ir ļoti blāvi un bieži vien tiek paslēpti spožākās zvaigznes, pa kuru riņķo, atspīdumos, arī tad, ja tos aplūko lielos teleskopos.
Astronomi tomēr ir atraduši veidus, kā pārvarēt šīs grūtības. Šim nolūkam viņi paļaujas uz pārdomātas novērošanas stratēģijas un mūsdienīgu instrumentu apvienojumu.
Augsta kontrasta kamera
Pirmkārt, astronomi, kas meklē ļoti mazas masas objektus, skatās uz jaunām tuvumā esošām zvaigznēm, jo nelielas masas pavadošie objekti būs spilgtāki, kamēr viņi ir jauni, pirms tie saraujas un atdziest.
Šajā konkrētajā gadījumā starptautiskā astronomu komanda [1], kuru vadīja Laird Close (Stjuares observatorija, Arizonas universitāte), pētīja zvaigzni AB Doradus A (AB Dor A). Šī zvaigzne atrodas apmēram 48 gaismas gadu attālumā un ir “tikai” 50 miljoni gadu veca. Tā kā atrašanās vieta AB Dor A debesīs “ļodzās” zvaigznei līdzīga objekta gravitācijas vilkmes dēļ kopš 1990. gadu sākuma tika uzskatīts, ka AB Dor A ir jābūt mazas masas biedram.
Lai nofotografētu šo pavadoni un iegūtu visaptverošu datu kopumu par to, Aizvērts un viņa kolēģi izmantoja jaunu instrumentu Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielajā teleskopā. Šo jauno augstas kontrasta adaptīvās optikas fotokameru - NACO vienlaicīgu diferenciālo attēlveidotāju jeb NACO SDI [2] - īpaši izstrādāja Laird Close un Rainer Lenzen (Max-Planck-Astronomijas institūts Heidelbergā, Vācijā), lai medītu ekstrasolārās planētas. SDI kamera uzlabo VLT un tās adaptīvās optikas sistēmas spēju noteikt vājus līdzgaitniekus, kuri parasti tiktu zaudēti galvenās zvaigznes atspīdumā.
Pasaules pirmizrāde
Pagriežot šo kameru pret AB Dor A 2004. gada februārī, viņi pirmo reizi varēja attēlot līdzenu līdzenumu - 120 reizes gaišāku nekā tā zvaigzne - un tik tuvu zvaigznei.
Saka Markuss Hartungs (ESO), komandas loceklis: “Šī pasaules pirmizrāde bija iespējama tikai pateicoties NACO SDI instrumenta unikālajām iespējām VLT. Faktiski Habla kosmiskais teleskops mēģināja, bet neizdevās noteikt pavadoni, jo tas bija pārāk vājš un pārāk tuvu primārās zvaigznes atspīdumam. ”
Nelielais attālums starp zvaigzni un vāju pavadoni (0,156 loka) ir tāds pats kā vienas eiro monētas platums (2,3 cm), ja to redz 20 km attālumā. Biedrs, saukts par AB Dor C, tika novērots 2,3 reizes vairāk nekā vidējais attālums starp Zemi un Sauli. Tas pabeidz ciklu ap savu galveno zvaigzni 11,75 gadu laikā diezgan ekscentriskā orbītā.
Izmantojot precīzu pavadoņa atrašanās vietu, kā arī zvaigznei zināmo “ļodzīties”, astronomi varēja precīzi noteikt pavadoņa masu. Objektam, kas ir vairāk nekā 100 reizes vājāks nekā tā tuvajai primārajai zvaigznei, ir viena desmitā daļa no tās saimniekzvaigznes masas, t.i., tā ir 93 reizes masīvāka nekā Jupiteram. Tādējādi tas ir nedaudz virs brūno punduru robežas.
Izmantojot NACO uz VLT, astronomi turpināja novērot AB Dor C gandrīz infrasarkanā viļņa garumā, lai izmērītu tā temperatūru un gaismas intensitāti.
"Mēs bijām pārsteigti, ka pavadonis bija par 400 grādiem (pēc Celsija) vēsāks un 2,5 reizes lēnāks, nekā jaunākie modeļi prognozē šīs masas objektam," sacīja Sols.
“Teorija paredz, ka šis mazas masas, vēss objekts būtu aptuveni 50 Jupitera masu. Bet teorija ir nepareiza: šis objekts patiešām ir no 88 līdz 98 Jupitera masām. ”
Tāpēc šie jaunie atklājumi izaicina pašreizējās idejas par brūno punduru populāciju un plaši reklamēto “brīvi peldošo” ekstrasolāru planētu pastāvēšanu.
Patiešām, ja jaunie objekti, kas līdz šim tika identificēti kā brūnie punduri, ir divreiz masīvāki, nekā tika uzskatīts, daudziem drīzāk jābūt zvaigznēm ar mazu masu. Un objekti, kas nesen identificēti kā “brīvi peldošas” planētas, savukārt, visticamāk, ir mazmasas brūnie punduri.
Tuvam un viņa kolēģiem “šis atklājums liks astronomiem pārdomāt, kādas patiesībā ir dabā saražoto mazāko objektu masas”.
Vairāk informācijas
Šeit aprakstītais darbs parādās kā vēstule Nature 20. janvāra numurā (“Masas spilgtuma attiecības dinamiska kalibrēšana pie ļoti zemām zvaigžņu masām un jauniem laikiem”, L. Close et al.).
Piezīmes
[1]: Komandas sastāvā ir Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek un Beth Biller (Stjuares observatorija, Arizonas Universitāte, Tuksona, ASV), Rainers Lenzens un Volfgangs Brendners (Max-Planck Institute for Astronomie, Heidelberga, Vācija), Hosē C. Guirado (Valensijas universitāte, Spānija), kā arī Markuss Hartungs un Kriss Lidmans (ESO, Čīle).
[2]: NACO SDI kamera ir unikāls kameru tips, kurā izmanto adaptīvo optiku, kas novērš Zemes atmosfēras izplūdušos efektus, lai iegūtu īpaši asus attēlus. SDI sadala gaismu no vienas zvaigznes četros identiskos attēlos, pēc tam iegūtās gaismas izstaro caur četriem nedaudz atšķirīgiem (pret metānu jutīgiem) filtriem. Kad filtrētie gaismas stari nonāk kameras detektoru blokā, astronomi var atņemt attēlus, lai spožā zvaigzne pazūd, atklājot vājāku, vēsāku objektu, kas citādi ir paslēpts zvaigznes izkliedētajā gaismas halo (“atspīdums”). Unikāli Saturna satelīta Titāna attēli, kas iepriekš iegūti ar NACO SDI, tika publicēti ESO PR 09/04.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
