Благодарение на мощната нова камера с висок контраст, инсталирана в телескопа Very Large, са получени снимки на компаньон с ниска маса, много близо до звезда. Това позволи на астрономите да измерват пряко масата на млад, много нисък масов обект за първи път.
Обектът, повече от 100 пъти по-слаб от звездата си, все още е 93 пъти по-масивен от Юпитер. И изглежда, че е почти два пъти по-тежък, отколкото теорията го прогнозира.
Ето защо това откритие предполага, че поради грешки в моделите астрономите може би са надценили броя на младите „кафяви джуджета“ и „свободно плаващи“ екстрасоларни планети.
Печеливша комбинация
Една звезда може да се характеризира с много параметри. Но едно е от изключително значение: неговата маса. Масата на звездата ще реши съдбата му. Следователно не е изненада, че астрономите имат желание да получат точна мярка на този параметър.
Това обаче не е лесна задача, особено за най-малко масивните, тези на границата между звезди и кафяви джудже обекти. Кафявите джуджета или „провалилите се звезди“ са обекти, които са до 75 пъти по-масивни от Юпитер, твърде малки, за да се възпламенят във вътрешността на основните процеси на ядрен синтез.
За да определят масата на звездата, астрономите по принцип разглеждат движението на звездите в двоична система. И след това приложете същия метод, който позволява да се определи масата на Земята, като се знае разстоянието на Луната и времето, необходимо за спътника й да изпълни една пълна орбита (т. Нар. „Трети закон на Кеплер“). По същия начин те също са измерили масата на Слънцето, като са знаели разстоянието Земя-Слънце и времето - една година - отнема на нашата планета да направи обиколка около Слънцето.
Проблемът с обектите с ниска маса е, че те са много слаби и често ще бъдат скрити в отблясъците на по-ярката звезда, която орбитат, също и когато се гледат в големи телескопи.
Астрономите обаче са намерили начини да преодолеят тази трудност. За това те разчитат на комбинация от добре обмислена стратегия за наблюдение с най-съвременни инструменти.
Камера с висок контраст
Първо, астрономите, които търсят обекти с много ниска маса, гледат млади близки звезди, тъй като придружителите с ниска маса ще бъдат най-ярки, докато са млади, преди да се свият и да се охладят.
В този конкретен случай международен екип от астрономи [1], ръководен от Laird Close (Обсерватория Стюард, Университета на Аризона), изследва звездата AB Doradus A (AB Dor A). Тази звезда се намира на около 48 светлинни години и е на "само" 50 милиона години. Тъй като положението в небето на AB Dor A „се колебае“, поради гравитационното издърпване на звездоподобен обект, от началото на 90-те години се смяташе, че AB Dor A трябва да има компаньон с ниска маса.
За да снимат този спътник и да получат изчерпателен набор от данни за него, Close и неговите колеги използваха нов инструмент в много големия телескоп на Европейската южна обсерватория. Тази нова високо-контрастна адаптивна оптична камера, NACO едновременен диференциален образ, или NACO SDI [2], е разработена специално от Laird Close и Rainer Lenzen (Max-Planck-Институт по астрономия в Хайделберг, Германия) за лов на екстрасоларни планети. SDI камерата повишава способността на VLT и неговата адаптивна оптична система да открива слаби спътници, които обикновено биха се изгубили при отблясъците на първичната звезда.
Световна премиера
Обръщайки тази камера към AB Dor A през февруари 2004 г., те успяха за първи път да представят толкова придружител - 120 пъти по-слаб от неговата звезда - и така близо до своята звезда.
Казва Маркус Хартунг (ESO), член на екипа: „Тази световна премиера беше възможна само поради уникалните възможности на инструмента на NACO SDI на VLT. Всъщност космическият телескоп Хъбъл опита, но не успя да открие спътника, тъй като беше твърде слаб и твърде близък до отблясъците на първичната звезда. "
Малкото разстояние между звездата и слаб придружител (0,156 арксек.) Е същото като ширината на една евро монета (2,3 см), когато се гледа на 20 км. Придружителят, наречен AB Dor C, беше видян на разстояние 2,3 пъти по-голямо от средното разстояние между Земята и Слънцето. Той завършва цикъл около своята звезда-домакин за 11,75 години по доста ексцентрична орбита.
Използвайки точното местоположение на спътника, заедно с известното „колебание“ на звездата, астрономите могат след това точно да определят масата на спътника. Обектът, повече от 100 пъти по-блед от близката си първична звезда, има една десета от масата на своята звезда-домакин, т.е. той е 93 пъти по-масивен от Юпитер. По този начин тя е малко над границата на кафявото джудже.
Използвайки NACO на VLT, астрономите допълнително наблюдават AB Dor C при близки инфрачервени дължини на вълната, за да измерят неговата температура и светимост.
„С изненада установихме, че придружителят е с 400 градуса по-хладен и 2,5 пъти по-слаб, отколкото най-новите модели прогнозират за обект с такава маса“, каза Близки.
„Теорията прогнозира, че този хладен обект с ниска маса ще бъде около 50 маси на Юпитер. Но теорията е неправилна: този обект наистина е между 88 до 98 маси на Юпитер. "
Ето защо тези нови открития оспорват настоящите идеи за популацията на кафявото джудже и възможното съществуване на широко рекламирани „свободно плаващи” извънзоларни планети.
Всъщност, ако младите предмети, идентифицирани досега като кафяви джуджета, са два пъти по-масивни, отколкото се смяташе, много от тях трябва да са звезди с ниска маса. А обектите, наскоро идентифицирани като „плаващи“ планети, вероятно от своя страна са кафяви джуджета с ниска маса.
За Близки и неговите колеги „това откритие ще принуди астрономите да преосмислят какви масиви са най-малките предмети, произведени в природата“.
Повече информация
Работата, представена тук, се появява като Писмо в броя на Nature от 20 януари („Динамично калибриране на връзката между масите и светимостта при много ниски звездни маси и млади възрасти“ от L. Close et al.).
бележки
[1]: Екипът е съставен от Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek и Beth Biller (Обсерватория Стюард, Университет в Аризона, Тусон, САЩ), Rainer Lenzen и Wolfgang Brandner (Макс-Планк Институт за астрономия, Хайделберг, Германия), Хосе К. Гирадо (Университета във Валенсия, Испания) и Маркус Хартюнг и Крис Лидман (ESO-Чили).
[2]: NACO SDI камерата е уникален тип камера, използваща адаптивна оптика, която премахва замъгляващите ефекти на земната атмосфера за създаване на изключително остри изображения. SDI разделя светлината от една звезда на четири идентични изображения, след което преминава получените лъчи през четири леко различни (чувствителни към метан) филтри. Когато филтрираните светлинни лъчи попаднат в детекторния масив на камерата, астрономите могат да извадят изображенията, така че ярката звезда да изчезне, разкривайки по-блед, по-хладен предмет, иначе скрит в разпръснатия светлинен ореол на звездата („отблясъци“). Уникални изображения на спътника на Сатурн Титан, получени по-рано с NACO SDI, бяха публикувани в ESO PR 09/04.
Оригинален източник: ESO News Release
