Кредит за изображение: ESO
Използвайки много големия телескоп на ESO в Паранал и набор от наземни и космически телескопи в четиригодишно проучване, международен екип от астрономи измерва за първи път масата на ултра-хладна звезда и нейното придружаващо кафяво джудже , Двете звезди образуват двоична система и орбитат една след друга за около 10 години.
Екипът получи близки до инфрачервени изображения с висока разделителна способност; на земята те победиха замъгляващия ефект на земната атмосфера с помощта на приспособителни оптични техники. Чрез точно определяне на орбитата, проектирана на небето, астрономите успяха да измерят общата маса на звездите. Допълнителни данни и сравнение със звездни модели след това дават масата на всеки от компонентите.
По-тежката от двете звезди има маса около 8,5% от масата на Слънцето, а кафявият му спътник е още по-лек, само 6% от слънчевата маса. И двата обекта са сравнително млади с възраст около 500-1000 милиона години.
Тези наблюдения представляват решаваща стъпка към все още липсващото калибриране на звездни модели на еволюция за звезди с много ниска маса.
Звезда на телефонен номер
Въпреки че астрономите са открили няколко стотици звезди с много ниска маса и кафяви джуджета, основните свойства на тези крайни обекти, като маси и повърхностни температури, все още не са добре известни. В космическия зоопарк тези ултра-хладни звезди представляват клас от „междинни“ обекти между гигантски планети - като Юпитер - и „нормални“ звезди, по-малко масивни от нашето Слънце, и за да ги разберем добре, следователно е от решаващо значение за областта на звездната астрофизика ,
Проблемът с тези ултра-хладни звезди е, че противно на нормалните звезди, които изгарят водород в централното си ядро, не съществува уникална връзка между светимостта на звездата и нейната маса. Всъщност светимостта и температурата на повърхността на ултра хладните звезди джуджета зависят както от възрастта им, така и от масата им. По-старо, малко по-масивно ултра-хладно джудже може да има точно същата температура като по-младото, не толкова масивно.
Ето защо е основна цел на съвременната астрофизика да се получат независимо от масите на ултра-хладна джудже звезда. Това по принцип е възможно чрез изучаване на такива обекти, които са членове в двоична система.
Точно това направи международният екип от астрономи в четиригодишно проучване на двоична звездна система с ултра-хладна звезда-джудже, използвайки множество върхови телескопични съоръжения, включително много голям телескоп на ESO, както и Кек Аз и Близнаци Север на Хаваите, а също и космическия телескоп Хъбъл. Тази система - с име на телефонен номер 2MASSW J0746425 + 2000321 - се намира на разстояние 40 светлинни години.
Астрономите използваха изображения с висока ъглова разделителна способност, за да видят двете звезди в двоичната система и да измерват тяхното движение за период от четири години. Това обаче е по-лесно казано, отколкото направено, тъй като разделянето на небето между двете звезди е доста малко: между 0,13 и 0,22 арксек. Това съответства на размера на монета от 1 евро, гледана на разстояние около 25 км.
Това разделяне е толкова малко, че обикновено не е възможно да се разграничат двете звезди поради замъгляващия ефект на атмосферната турбулентност („виждането“). Следователно е необходимо да се използва техниката на адаптивната оптика. Този чудесен метод се основава на измерването на качеството на изображението в реално време и изпращането на съответните корективни сигнали до 100 пъти всяка секунда до малко деформиращо се огледало, разположено пред детектора. Тъй като огледалото непрекъснато променя формата си, смущаващият ефект на турбулентността се неутрализира. Приложена на VLT, тази техника е довела до изображения, които са поне десет пъти по-остри от „виждащите“ и следователно показват много повече подробности в наблюдаваните обекти.
На много големия телескоп астрономите използваха най-модерния инструмент за адаптивна оптика NACO. Казва Херв? Буй, главен автор на доклада, представящ резултатите, описани тук: „NACO предлага възможност за работа в инфрачервената система и затова е идеално подходящ за изследване на ултра-хладни звезди, които излъчват по-голямата част от светлината си в този диапазон на дължината на вълната. С комбинацията от високата ефективност на NACO и VLT и отличните атмосферни условия, преобладаващи в Paranal, успяхме да постигнем много остри образи на тази двоична звездна система, почти толкова добра, колкото ако телескопът се намира в космоса. "
Ултра-готин и на диета
По време на четиригодишното им проучване бяха измерени седем различни относителни положения на двата компонента на бинарната система и Херв? Буй и неговите колеги успяха да определят с добра точност звездната орбита. Те откриват, че двете звезди се въртят една около друга веднъж на 10 години и че физическото им разделяне е само 2,5 пъти по-голямо от разстоянието на Земята до Слънцето - както казват астрономите, 2,5 астрономически единици. Използвайки законите на Кеплер, тогава е лесно да се изведе общата маса на системата. Получената стойност е под 15% от масата на Слънцето.
След това астрономите използваха фотометричните данни на всяка звезда, получени в няколко вълнови диапазона, както и спектрите, получени с космическия телескоп Хъбъл, за да проучат по-подробно двата обекта. Използвайки най-новите звездни модели от групата на Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon, те откриха, че двете звезди имат приблизително една и съща повърхностна температура, около 1500 ° C (1800 K). За звезда това наистина е ултра хладно - за сравнение повърхностната температура на Слънцето е повече от три пъти по-висока.
Използвайки теоретични модели, екипът откри също, че двете звезди са доста млади (в астрофизичен план) - възрастта им е между 500 и 1000 милиона години. По-масивният от двете има маса между 7,5 и 9,5% от масата на Слънцето, докато неговият спътник има маса между 5 и 7% от слънчевата маса.
Обекти с тегло под около 7% от нашето Слънце са наречени по различен начин „кафяви джуджета“, „провалени звезди“ или „супер планети“. Всъщност, тъй като те нямат устойчиво производство на енергия от термични ядрени реакции във вътрешността си, много от техните свойства са по-подобни на тези на гигантските газови планети в нашата собствена слънчева система като Юпитер, отколкото на звезди като Слънцето.
Следователно системата 2MASSW J0746425 + 2000321 очевидно е съставена от кафяво джудже, обикалящо около малко по-масивна ултра-хладна джудже звезда. Това е истински „Rosetta stone“ в новото поле на нискомасова звездна астрофизика и по-нататъшни изследвания със сигурност ще предоставят по-ценна информация за тези обекти в преходната зона между звезди и планети.
Оригинален източник: ESO News Release
