До сада сте вероватно чули да су астрономи направили прву глобалну мапу времена за смеђег патуљака. (Ако нисте, причу можете пронаћи овде.) Можда сте чак изградили модел коцке или модел балона оригами површине површине смеђег патуљка Лухмана 16Б, који су истраживачи доставили (овде).
Пошто је један од мојих шешира онај службеника за јавно информисање на Институту Мак Планцк за астрономију, где се одвијала већина израде карата, био сам укључен у писање саопштења о резултату. Али један аспект који ми се чини посебно занимљивим није тамо добио много покрића. То је да је овај одређени део истраживања добар пример колико брзо може бити астрономија ових дана и, генерално гледано, показује како астрономска истраживања функционишу. Дакле, ево изгледа закулисног изгледа - израда, ако хоћете - прве мапе смеђе патуљке (погледајте слику десно).
Као и у другим наукама, ако желите да будете успешан астроном, морате да урадите нешто ново и пређете оно што је раније учињено. То је, на крају, оно о чему се објављују нови резултати. Понекад такав напредак покрећу већи телескопи и осетљивији инструменти који постају доступни. Понекад је реч о труду и стрпљењу, као што је истраживање великог броја објеката и закључивање из података које сте освојили.
Интензитет игра значајну улогу. Замислите телескопе, инструменте и аналитичке методе које су астрономи развили као алате у стално растућој кутији с алатима. Један од начина добијања нових резултата је комбиновање ових алата на нове начине или примјена на нове објекте.
Зато наша уводна сцена није ништа посебно у астрономији: приказује Иан Цроссфиелд, пост-докторски истраживач Института Мак Планцк за астрономију и бројне колеге (укључујући директора института Тхомас Хеннинг) почетком марта 2013., који су разговарали о могућности да примјеном једне посебне методе мапирања звјезданих површина на класу објеката који никада раније нису пресликани на овај начин.
Метода се назива Допплер-имагинг. Користи се чињеница да се светлост ротирајуће звезде мало помера у фреквенцији како се звезда ротира. Како различити делови звјезданих површина обилазе, вртећи се око ротације звијезде, фреквенцијски се помаци разликују мало у зависности од тога гдје се подручје звијезде налази на звијезди. Из ових систематских варијација, могуће је реконструисати приближну мапу звездане површине, показујући тамнија и светлија подручја. Звезде су много предалеко да би чак и највећи тренутни телескопи могли уочити детаље о површини, али на овај начин се површинска мапа може неизравно реконструисати.
Метода сама по себи није нова. Основни концепт је изумљен крајем 1950-их, а 1980-их је примећено неколико апликација за сјајне, споро ротирајуће звезде, а астрономи су помоћу Допплеровог снимања пресликали тачке звезда (тамне мрље на звезданој површини; звездани аналог сунчевим пегама).
Цроссфиелд и његове колеге питали су се: Да ли се ова метода може применити на смеђем патуљу - посреднику између планете и звезде, масивнијем од планете, али са недовољном масом да се нуклеарна фузија запали у језгри објекта, претварајући га у звезду? Нажалост, брзи прорачуни, узимајући у обзир шта тренутни телескопи и инструменти могу, а шта не могу, као и својства познатих смеђих патуљака, показали су да то неће радити.
Доступни циљеви су били превише слаби, а Доплеровим сликама је потребно пуно светлости: за једно јер морате да поделите расположиву светлост на безброј боја спектра, а такође и зато што морате да извршите много различитих, прилично кратких мерења - уосталом, ви треба да надгледају како се с временом мењају суптилне промене фреквенције изазване Доплеровим ефектом.
За сада, тако обично. Већина дискусија о томе како направити опажања потпуно новог типа вјероватно је закључила да се то не може учинити или не може учинити још. Али у овом случају се појавио још један покретач астрономског напретка: Откривање нових објеката.
Кевин Лухман, астроном са Универзитета Пенн Стате, 11. марта објавио је важно откриће: Користећи податке НАСА-иног инфрацрвеног истраживача широког поља (ВИСЕ), идентификовао је систем двају смеђих патуљака који се крећу око себе. Невероватно је да је овај систем био удаљен само 6,5 светлосних година од Земље. Само су звездани систем Алпха Центаури и Барнардова звезда ближи Земљи од тога. У ствари, Барнардова звезда је последњи пут када је откривен да је објект толико близу нашем Сунчевом систему - и то откриће је учињено 1916. године.
Савремени астрономи нису познати по томе што су смислили снажна имена, а нови објекат, који је назван ВИСЕ Ј104915.57-531906.1, није био изузетак. Да будемо фер, то није значило да је право име; то је комбинација инструмента откривања ВИСЕ са координатама система на небу. Касније је за систем предложено алтернативно означавање „Лухман 16АБ“, јер је то 16тх бинарни систем који је открио Кевин Лухман, а А и Б означавају две компоненте бинарног система.
Ових дана Интернет пружа астрономској заједници непосредан приступ новим открићима чим буду објављена. Многи, вероватно већина астронома започиње радним даном прегледавањем недавних поднеска на астро-пх, астрофизички одел арКсив, међународно складиште научних радова. Уз неколико изузетака - неки часописи инсистирају на ексклузивним правима на објављивање бар неко време - ту ће астрономи у већини случајева добити први поглед на најновије истраживачке радове својих колега.
Лухман је 11. марта објавио свој рад „Откривање бинарног смеђег патуљка на 2 парсека од Сунца“ на астро-пх-у. За Цроссфиелд и његове колеге из МПИА ово је био промена игрица. Одједном се ту појавио смеђи патуљак за који би могао замислити Допплерово снимање и дати прву мапу површине смеђег патуљка.
Међутим, још увек ће требати моћ прикупљања светлости једног од највећих телескопа на свету да се то и догоди, а време осматрања на таквим телескопима је велика потражња. Цроссфиелд и његове колеге одлучили су да морају да примене још један тест пре него што се пријаве. Сваки предмет погодан за доплерско снимање ће тако мало трептати, постајући мало светлији и тамнији заузврат, како се светлије или тамније површине врте у погледу. Да ли је Лухман 16А или 16Б треперио - говоре астрономи: да ли је један од њих, или можда обоје, показао велику променљивост?
Астрономија долази са сопственим временским размерама. Комуникација путем Интернета је брза. Али ако имате нову идеју, обично, не можете само сачекати да падне ноћ и усмјерити свој телескоп у складу с тим. Морате да прихватите предлог за посматрање, а овај процес захтева време - обично између пола године и године између вашег предлога и стварних запажања. Такође, пријављивање је било шта друго него формалност. Велики објекти, попут врло великих телескопа Европског опсерваторија за југ, или свемирских телескопа попут Хубблеа, обично примају апликације за више од 5 пута више од времена посматрања које је заправо доступно.
Али, постоји пречица - начин да се пројекти који обећавају или су временски критични за посматрање заврше много брже. Познато је као "дискреционо време директора", јер директор опсерваторије - или његов заменик - имају право да дистрибуирају овај део времена посматрања по сопственом нахођењу.
2. априла Бетх Биллер, још један пост-доктор МПИА (она је сада на Универзитету у Единбургху), пријавила се за дискреционо време директора на телескопу МПГ / ЕСО 2,2 м у телескопу ЕСО-ове опсерваторије Ла Силла у Чилеу. Предлог је одобрен истог дана.
Биллеров предлог био је да проучи Лухмана 16А и 16Б инструментом названим ГРОНД. Инструмент је развијен за проучавање настајања снажних, далеких експлозија познатих као експлозија гама зрака. Са обичним астрономским објектима астрономи могу да потрају. Ови се предмети неће променити много током неколико сати, а астроном прави проматрања, прво помоћу једног филтра за хватање једног распона таласних дужина (мислите „светлост једне боје“), а затим другог филтра за други опсег таласних дужина. (Астрономске слике обично хватају један распон таласних дужина - једну боју истовремено. Ако погледате слику у боји, то је обично резултат низа опажања, по један филтер у боји.)
Распади гама зрака и други пролазни феномени су различити. Њихова својства могу се мењати у временској скали минута, не остављајући времена за узастопна запажања. Зато ГРОНД омогућава истовремено посматрање седам различитих боја.
Биллер је предложио да се користи ГРОНД-ова јединствена могућност за снимање варијација осветљења за Лухман 16А и 16Б у седам различитих боја истовремено - својеврсно мерење које никада раније није урађено у овој скали. Најпопуларнији истраживачи информација добили су од смеђег патуљака две различите таласне дужине (рад Естхер Буензли, потом на Опсерваторију за стјуарда Универзитета у Аризони и његове колеге). Биллер је ишао за седам. Како мало различити режими таласних дужина садрже информације о гасу мало различитих боја, таква мерења обећавају увид у структуру слојева ових смеђих патуљака - са различитим температурама које одговарају различитим атмосферским слојевима на различитим висинама.
За Цроссфиелда и његове колеге - међу којима је и Биллер -, такво мерење варијација осветљености такође би требало показати да ли је један од смеђих патуљака био добар кандидат за допплерово снимање.
Како се испоставило, нису морали ни толико дуго да чекају. Група астронома око Мицхаела Гиллона указала је малом роботском телескопу ТРАППИСТ, дизајнираном за откривање егзопланета променом светлине које изазивају приликом проласка између звезде домаћина и посматрача на Земљи, на Лухман 16АБ. Истог дана када је Биллер поднела захтев за посматрање времена, а њена пријава одобрена, група ТРАППИСТ објавила је рад „Време које се брзо развија за најхладније две наше нове суптелларне комшије“, у коме су приказане разлике у осветљености за Лухман 16Б.
Ова вест захватила је Цроссфиелд хиљадама километара од куће. Нека астрономска посматрања не захтевају од астронома да напусте своје удобне канцеларије - предлог се шаље особљем астрономима у једном од великих телескопа, који врше опажања када су услови прави и шаљу податке назад путем Интернета. Али друге врсте осматрања захтијевају од астронома да путују без обзира на телескоп - рецимо у Чиле, на Хаваје или на њега.
Када су најављене варијације осветљености за Лухман 16Б, Цроссфиелд је посматрао на Хавајима. Он и његове колеге су одмах схватили да је, с обзиром на нове резултате, Лухман 16Б прешао са могућег кандидата за Допплерову технику слике у перспективну. На лету са Хаваја, назад за Франкфурт, Цроссфиелд је брзо написао хитан предлог за посматрање Директоровог дискреционог времена на ЦРИРЕС, спектрограф постављен на једном од 8 метара веома великих телескопа (ВЛТ) у ЕСО-овој опсерваторији Паранал у Чилеу, подносећи своју пријаву априла 5. Пет дана касније, предлог је прихваћен.
5. маја, џиновско 8-метарско огледало Анту, један од четири јединица телескопа врло великог телескопа, окренуо се према јужном сазвежђу Вела ("Једро брода"). Светлост коју је скупљао је усмерена у ЦРИРЕС, инфрацрвени спектрограф високе резолуције, који је охлађен на око -200 степени Целзијуса (-330 Фахренхеит) ради боље осетљивости.
Три и две недеље раније, односно, Биллерова запажања су пружила богате податке о променљивости оба смеђа патуљка у предвиђених седам различитих таласних опсега.
У овом тренутку између првотне идеје и опажања није прошло више од два месеца. Али парафразирајући чувени Едисонов квиз, астрономија посматрања је 1% посматрање и процена од 99%, док се сирови подаци анализирају, исправљају, упоређују са моделима и закључцима о својствима посматраних објеката.
За Бетх Биллерово праћење различитих таласа осветљености, потребно је око пет месеци. Почетком септембра, Биллер и 17 коаутори, Цроссфиелд и бројне друге колеге из МПИА-е међу њима, предали су свој чланак Астропхисицал Јоурнал Леттерс (АпЈЛ), након неких ревизија, прихваћен је 17. октобра, од 18. октобра па надаље, резултати су били доступни на мрежи на астро-пх-у, а месец дана касније објављени су на веб локацији АпЈЛ.
Крајем септембра, Цроссфиелд и његове колеге завршили су допплерску анализу података ЦРИРЕС. Резултати такве анализе никада нису 100% сигурни, али астрономи су пронашли највероватнију структуру површине Лухмана 16Б: образац светлијих и тамнијих мрља; облаци направљени од гвожђа и других минерала који лебде на гасу водоника.
Као и обично на терену, текст који су предали у часопис Природа послан је судији - научнику који остаје анониман и који даје препоруке уредницима часописа да ли треба објавити одређени чланак или не. Већину времена, чак и за чланак за који судац мисли да би требало да буде објављен, има неке препоруке за побољшање. После неких ревизија, Природа прихватили Цроссфиелд и др. чланак крајем децембра 2013.
Са Природа, коначну, ревидирану верзију можете да објавите на астро-пх или сличним серверима најмање 6 месеци након објављивања у часопису. Док су бројни колеге чули за карту смеђег патуљака 9. јануара на седници на 223. састанку Америчког астрономског друштва у Вашингтону, ДЦ, за ширу астрономску заједницу, онлајн издање, 29. јануара 2014. , биће први поглед на овај нови резултат. И можете се кладити да ће, гледајући карту смеђег патуљака, неки од њих почети размишљати о томе шта би још могао радити. Пратите следећу генерацију резултата.
И ту га имате: 10 месеци астрономских истраживања, од идеје до објављивања, што је резултирало првом површинском мапом смеђег патуљака (Цроссфиелд и др.) И првом седмо таласном траком - проучавањем варијација осветљења два смеђа патуљака. (Биллер и др.). Узето заједно, студије пружају фасцинантну слику сложених временских образаца на објекту негде између планете и звезде, почетак нове ере за проучавање смеђих патуљака, и важан корак ка другом циљу: детаљне површинске мапе огромних гасних планета око других Звездице.
Као личнији коментар, ово је било моје прво саопштење за медије које је Веатхер Цханнел преузео.
