Изследователска статия на международен екип от астрономи [2] предоставя стабилни аргументи в полза, но окончателният отговор сега очаква допълнителни наблюдения.
На няколко пъти през изминалите години астрономическите изображения разкриха слаби предмети, наблюдавани в близост до много по-ярки звезди. За някои от тях се смята, че са на орбитални екзопланети, но след по-нататъшно проучване, никоя от тях не може да издържи на истинския тест. Някои се оказаха слаби звездни спътници, други бяха изцяло несвързани фонови звезди. Този може и да е различен.
През април тази година екипът от европейски и американски астрономи засече слаба и много червена светлинна точка много близо (на ъгъл разстояние 0,8 арсека) обект с кафяво джудже, обозначен като 2MASSWJ1207334-393254. Известно също като "2M1207", това е "неуспешна звезда", т.е. тяло, твърде малко за големи процеси в ядрения синтез, за да се запали във вътрешността му и сега произвежда енергия чрез свиване. Той е член на звездната асоциация TW Hydrae, разположен на разстояние около 230 светлинни години. Откритието е направено с помощта на адаптивно-оптична апаратура NACO [3] в 8,2-метровия телескоп VLT Yepun в обсерваторията ESO Paranal (Чили).
Слабият обект е повече от 100 пъти по-слаб от 2M1207, а близкият му инфрачервен спектър е получен с големи усилия през юни 2004 г. от NACO, на техническата граница на мощното съоръжение. Този спектър показва подписите на водни молекули и потвърждава, че обектът трябва да бъде сравнително малък и лек.
Нито едно от наличните наблюдения не противоречи, че може да е екзопланета в орбита около 2M1207. Като се вземат предвид инфрачервените цветове и спектралните данни, изчисленията на еволюционния модел насочват към планетата с 5 юпитер-маса в орбита около 2M1207. Все пак те все още не позволяват ясно решение за реалната същност на този интригуващ обект. По този начин астрономите го наричат „спътник на гигантските кандидати за планета (GPCC)“ [4].
Сега ще бъдат направени наблюдения, за да се установи дали движението в небето на GPCC е съвместимо с движението на планетата, обикаляща около 2M1207. Това трябва да стане очевидно в рамките на най-много 1-2 години.
Само петънце светлина
От 1998 г. екип от европейски и американски астрономи [2] изучава средата на млади, наблизо „звездни асоциации“, т. Е. Големи конгломерати от предимно млади звезди и облаците от прах и газ, от които те са били образувани наскоро.
Звездите в тези асоциации са идеални цели за директно изобразяване на подзвездни спътници (планети или кафяви джуджета). Лидерът на екипа, астрономът на ESO Гаел Чавин, отбелязва, че „каквато и да е тяхната природа, подзвездни обекти са много по-горещи и ярки, когато са млади - десетки милиони години - и следователно могат да бъдат открити по-лесно от по-старите обекти с подобна маса“.
Екипът специално се фокусира върху изследването на асоциацията TW Hydrae. Намира се в посока на съзвездието Хидра (Водната Змия) дълбоко в южното небе, на разстояние около 230 светлинни години. За целта те използваха съоръжението NACO [3] в 8,2-метровия телескоп VLT Yepun, един от четирите гигантски телескопа в обсерваторията ESO Paranal в северната част на Чили. Адаптивната оптика на инструмента (AO) преодолява изкривяванията, предизвикани от атмосферната турбулентност, създавайки изключително остри близки до инфрачервени изображения. Инфрачервеният сензор за вълновата фронта беше съществен компонент на AO системата за успеха на тези наблюдения. Този уникален инструмент усеща деформацията на близко инфрачервеното изображение, т.е. в регион с дължина на вълната, където обекти като 2M1207 (вижте по-долу) са много по-ярки, отколкото във видимия обхват.
Асоциацията на TW Hydrae съдържа звезда с орбитален кафяв спътник-джудже, приблизително 20 пъти по-голяма от масата на Юпитер, и четири звезди, заобиколени от прашни протопланетни дискове. Обектите от кафяво джудже са „неуспешни звезди“, т.е. тела, твърде малки за ядрени процеси, за да се запалят във вътрешността им и сега произвеждат енергия чрез свиване. Те не излъчват почти никаква видима светлина. Подобно на Слънцето и гигантските планети в Слънчевата система, те са съставени главно от водороден газ, може би с въртеливи облачни пояси.
На поредица от експозиции, направени чрез различни оптични филтри, астрономите откриха мъничка червена петна от светлина, само 0,8 арксек от обект на кафяво-джудже TWMASSWJ1207334-393254 на TW Hydroe, или просто „2M1207“, вж. PR снимка 26а / 04. Слабото изображение е повече от 100 пъти по-слабо от това на 2M1207. „Ако тези изображения бяха получени без адаптивна оптика, този обект нямаше да бъде видян“, казва Гаел Чавин.
Кристоф Дюмас, друг член на екипа, е ентусиазиран: „Впечатлението от това да видиш този слаб източник на светлина в реално време на дисплея на инструмента беше невероятно. Въпреки че със сигурност е много по-голям от обект с наземни размери, странно е усещането, че наистина може да е първата планетна система отвъд нашата собствена някога представена. "
Екзопланета или кафяво джудже?
Каква е природата на този слаб предмет [4]? Може ли да е екзопланета на орбита около онзи млад кафяв джудже обект на прогнозирано разстояние от около 8 250 милиона км (около два пъти разстоянието между Слънцето и Нептун)?
„Ако кандидатът придружител на 2M1207 наистина е планета, това ще е първият път, когато гравитационно обвързаната екзопланета е била изобразена около звезда или кафяво джудже“, казва Бенджамин Цукерман от UCLA, член на екипа, а също и астробиологията на НАСА институт.
Използвайки спектроскопия с висока ъглова разделителна способност с NACO съоръжението, екипът потвърди подзвездното състояние на този обект - сега наричан „гигантски спътник на кандидати за планета (GPCC)“ - чрез идентифициране на широки абсорбции на водна лента в неговата атмосфера, срв. , PR снимка 26б / 04.
Спектърът на млада и гореща планета - какъвто може да бъде GPCC - ще има силно сходство с по-стар и по-масивен обект, като кафяво джудже. Когато обаче изстине след няколко десетки милиона години, такъв обект ще покаже спектралните сигнатури на гигантска газообразна планета като тази в нашата собствена слънчева система.
Въпреки че спектърът на GPCC е доста „шумен“ поради своята неясност, екипът успя да му присвои спектрална характеристика, която изключва евентуално замърсяване от извън галактически обекти или хладни звезди от къс тип с анормален инфрачервен излишък, разположен отвъд кафяво джудже.
След много внимателно проучване на всички опции, екипът откри, че макар това да е статистически много невероятно, възможността този обект да е по-стар и по-масивен, преден план или фон, хладно кафяво джудже не може да бъде напълно изключено. Свързаният подробен анализ е достъпен в получения изследователски документ, който е приет за публикуване в европейското списание Astronomy & Astrophysics (виж по-долу).
Последици
Кафявото джудже 2M1207 има приблизително 25 пъти по-голяма маса от Юпитер и по този начин е около 42 пъти по-леко от Слънцето. Като член на TW Hydrae Association е на около осем милиона години.
Тъй като нашата Слънчева система е на 4600 милиона години, няма начин да измерим пряко как са се образували Земята и другите планети през първите десетки милиони години след образуването на Слънцето. Но ако астрономите могат да изучат околността на младите звезди, които вече са само на десетки милиони години, тогава като станем свидетели на различни планетарни системи, които сега се формират, те ще могат да разберат много по-точно собствения ни далечен произход.
Ан-Мари Лагранж, член на екипа от Обсерваторията в Гренобъл (Франция), гледа към бъдещето: „Нашето откритие представлява първа стъпка към отваряне на съвсем ново поле в астрофизиката: изобразяване и спектроскопично изследване на планетарните системи. Подобни проучвания ще позволят на астрономите да характеризират физическата структура и химическия състав на гигантски и в крайна сметка на планети, подобни на земя. "
Последващи наблюдения
Като се вземат предвид инфрачервените цветове и спектралните данни, налични за GPCC, изчисленията на еволюционния модел насочват към планетата с 5 юпитер-маса, около 55 пъти по-отдалечена от 2M1207, отколкото Земята е от Слънцето (55 AU). Изглежда, че повърхностната температура е около 10 пъти по-гореща от Юпитер, около 1000 ° С; това се обяснява лесно с количеството енергия, което трябва да се освободи по време на скоростта на свиване на този млад обект (наистина много по-старата гигантска планета Юпитер все още произвежда енергия във вътрешността си).
Сега астрономите ще продължат своите изследвания, за да потвърдят или отрекат дали всъщност са открили екзопланета. През следващите няколко години те очакват без съмнение да установят дали обектът наистина е планета в орбита около кафявото джудже 2M1207, като наблюдават как двата обекта се движат през космоса и да научат дали се движат заедно или не. Те също ще измерват яркостта на GPCC при множество дължини на вълната и могат да се опитат повече спектрални наблюдения.
Няма съмнение, че бъдещите програми за изобразяване на екзопланети около близките звезди, било от земята с изключително големи телескопи, оборудвани със специално проектирана адаптивна оптика, или от космоса със специални телескопи за търсене на планети, ще спечелят значително от настоящите технологични постижения.
Повече информация
Резултатите, представени в настоящото съобщение за пресата на ESO, се основават на изследователски документ („Гигантски кандидат за планета близо до младо кафяво джудже“ от Г. Чавин и др.), Който е приет за публикуване и скоро ще се появи във водещия научен журнал Астрономия и астрофизика ”. Предпечат е на разположение тук.
бележки
[1]: Това прессъобщение се издава едновременно от ESO и CNRS (на френски език).
[2]: Екипът се състои от Gael Chauvin и Christophe Dumas (ESO-Чили), Anne-Marie Lagrange и Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Франция), Benjamin Zuckerman и Inseok Song (UCLA, Лос Анджелис, САЩ), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Франция) и Patrick Lowrance (IPAC, Пасадена, САЩ). Американските членове на екипа признават частично финансирането от Института по астробиология на НАСА.
[3]: Съоръжението NACO (от NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System и CONICA / Близо инфрачервен имагер и спектрограф) в 8,2-метровия телескоп VLT Yepun на Paranal предлага възможност за създаване на ограничени от дифракцията близки до инфрачервени изображения астрономически обекти , Той усеща излъчването в този регион с дължина на вълната с дихроичния N90C10; 90 процента от потока се предава на сензора на вълната и 10 процента на близката инфрачервена камера CONICA. Този режим е особено полезен за рязко изобразяване на червени и многомалкови звездни или субзвездни обекти. Адаптивният оптичен коректор (NAOS) е построен съгласно договор на ЕСО от Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) и лабораториите LESIA и GEPI на Observatoire de Париж във Франция, в сътрудничество с ESO. Камерата CONICA е построена, по договор на ЕСО, от Max-Planck-Institut за астрономия (MPIA) (Хайделберг) и Max-Planck Institut за извънземна физика (MPE) (Garching) в Германия, в сътрудничество с ЕСО.
[4]: Каква е разликата между малко кафяво джудже и екзопланета? Граничната линия между двете все още се изследва, но изглежда, че кафяв джудже обект се образува по същия начин като звездите, т.е. чрез свиване в междузвезден облак, докато планетите се формират в стабилни циркулярни дискове чрез сблъсък / нарастване на планесимали или диск нестабилност. Това означава, че кафявите джуджета се формират по-бързо (по-малко от 1 милион години) от планетите (~ 10 милиона години). Друг начин за разделяне на двата вида обекти е по маса (тъй като това се прави и между кафяви джуджета и звезди): (гигантските) планети са по-леки от около 13 юпитер-маси (критичната маса, необходима за възпламеняване на деутериевия синтез), кафявите джуджета са по-тежки. За съжаление, първата дефиниция не може да бъде използвана на практика, например, при откриване на слаб придружител, както в настоящия случай, тъй като наблюденията не предоставят информация за начина, по който е формиран обектът. Напротив, горният критерий за маса е полезен в смисъл, че спектроскопията и астрометрията на слаб обект, заедно с подходящите еволюционни модели, могат да разкрият масата, а оттам и естеството на обекта.
Оригинален източник: ESO News Release
