Захваљујући моћној новој камери високог контраста инсталираној на веома великом телескопу, добијене су фотографије пратиоца ниске масе, врло близу звезди. То је омогућило астрономима да први пут директно мере масу младог, веома малог објекта.
Објекат је више од 100 пута слабији од своје домаћинске звезде и даље је 93 пута масивнији од Јупитера. А чини се да је готово двоструко тежи него што теорија то предвиђа.
Ово откриће сугерише да су астрономи, због грешака у моделима, прецијенили број младих „смеђих патуљака“ и „слободно плутајућих“ екстрасоларних планета.
Добитна комбинација
Звезда може да се карактерише по многим параметрима. Али једно је од највеће важности: његова маса. То је маса звезде која ће одлучити о њеној судбини. Стога не чуди да астрономи желе да добију прецизну меру овог параметра.
Ово, међутим, није лак задатак, посебно за оне најмање масивне, оне на граници између звезда и смеђих патуљастих објеката. Смеђи патуљци, или „пропале звезде“, објекти су који су и до 75 пута масивнији од Јупитера, премали за велике процесе нуклеарне фузије да би се запалили у његовој унутрашњости.
Да би одредили масу звезде, астрономи углавном посматрају кретање звезда у бинарном систему. Затим примијените исту методу која омогућава одређивање масе Земље, знајући удаљеност Мјесеца и вријеме које му је потребно да његов сателит испуни једну пуну орбиту (тзв. "Кеплеров трећи закон"). На исти начин су измерили и масу Сунца тако што су знали удаљеност Земља-Сунце и време - једна година - нашој планети је потребно да направи обилазак око Сунца.
Проблем са објектима мале масе је у томе што су они врло слаби и често ће се скривати у сјају сјајније звезде којом орбитирају, такође када се посматрају у великим телескопима.
Астрономи су, међутим, пронашли начине да превазиђу ову потешкоћу. За то се ослањају на комбинацију добро размотрене стратегије посматрања са врхунским инструментима.
Камера високог контраста
Прво, астрономи који траже објекте са врло малом масом гледају младе оближње звезде, јер ће пратећи објекти мале масе бити најсјајнији док су млади, пре него што се уговоре и охладе.
У овом конкретном случају, међународни тим астронома [1] који је водио Лаирд Цлосе (Опсерваториј Стевард, Универзитет у Аризони) проучавао је звезду АБ Дорадус А (АБ Дор А). Ова се звезда налази око 48 светлосних година и стара је само 50 милиона година. Пошто се положај на небу АБ Дор А „њише“, због гравитационог повлачења звездастог објекта, од раних 1990-их веровало се да АБ Дор А мора да има пратиоца мале масе.
Да би фотографисали овог пратиоца и добили свеобухватни скуп података о њему, Цлосе и његове колеге користили су нов инструмент на веома великом телескопу Европске јужне опсерваторије. Ову нову прилагођену оптичку камеру високог контраста, НАЦО симултани диференцијални имагер, или НАЦО СДИ [2], посебно су развили Лаирд Цлосе и Раинер Лензен (Мак-Планцк-Институт за астрономију у Хеиделбергу, Немачка) за лов на екстрасоларне планете. СДИ камера побољшава способност ВЛТ-а и његовог адаптивног оптичког система за откривање слабих пратилаца који би се обично изгубили у одсјају примарне звезде.
Светска премијера
Окрећући ову камеру према АБ Дор А у фебруару 2004. године, они су први пут могли да прате тако слабог пратиоца - 120 пута слабијег од своје звезде - и тако близу његове звезде.
Каже Маркус Хартунг (ЕСО), члан тима: „Ова је светска премијера била могућа само због јединствених могућности НАЦО СДИ инструмента на ВЛТ-у. У ствари, свемирски телескоп Хуббле покушао је, али није успео да открије пратиоца, јер је био превише слаб и преблизу одсјају примарне звезде. "
Малена удаљеност између звезде и слабог пратиоца (0,156 лука) једнака је ширини једног новчића од евра (2,3 цм) када се гледа 20 км даље. Пратилац, зван АБ Дор Ц, виђен је на удаљености 2,3 пута већој од средње удаљености између Земље и Сунца. Завршава циклус око своје домаћинске звезде за 11,75 година по прилично ексцентричној орбити.
Користећи тачну локацију пратиоца, заједно са познатом „колебањем“ звезде, астрономи су могли да тачно утврде масу пратиоца. Објекат, више од 100 пута слабији од своје блиске примарне звезде, има једну десетину масе своје матичне звезде, тј., 93 пута је масивнији од Јупитера. Тако је мало изнад границе смеђег патуљака.
Користећи НАЦО на ВЛТ, астрономи су даље приметили АБ Дор Ц на близу инфрацрвене таласне дужине за мерење његове температуре и светлости.
„Били смо изненађени када смо открили да је овај правац хладнији за 400 степени (Целзијус) и 2,5 пута слабији него што најновији модели предвиђају за објекат ове масе“, рекао је Цлосе.
„Теорија предвиђа да би овај хладни објекат мале масе био око 50 маса Јупитера. Али теорија је погрешна: овај предмет је заиста између масе од 88 до 98 Јупитера. "
Ова нова открића стога изазивају тренутне идеје о смеђој патуљастој популацији и могућем постојању широко објављених „слободно плутајућих“ екстрасоларних планета.
Заиста, ако су млади предмети идентифицирани као смеђи патуљци двоструко масивнији него што се мислило, многи морају бити звијезде мале масе. А објекти који су недавно идентификовани као „плутајуће“ планете вероватно су браон патуљци мале масе.
За Блиско и његове колеге „ово откриће ће приморати астрономе да преиспитају која је маса најмањих предмета произведених у природи заиста“.
Више информација
Рад представљен овде појављује се као Писмо у броју Натуре за 20. јануар („Динамична калибрација односа светлеће масе при веома ниским звјезданим масама и младим узрастима“ Л. Цлосе и др.).
Напомене
[1]: Тим чине Лаирд М. Цлосе, Ериц Ниелсен, Ериц Е. Мамајек и Бетх Биллер (Опсерваторија Стевард, Универзитет Аризона, Туцсон, УСА), Раинер Лензен и Волфганг Бранднер (Мак-Планцк Институт за астрономију, Хеиделберг, Немачка), Јосе Ц. Гуирадо (Универзитет у Валенсији, Шпанија), Маркус Хартунг и Цхрис Лидман (ЕСО-Чиле).
[2]: НАЦО СДИ камера је јединствена врста камера која користи адаптивну оптику, која уклања замућене ефекте Земљине атмосфере како би се произвеле изузетно оштре слике. СДИ раздваја светлост од једне звезде на четири идентичне слике, а затим резултује снопове кроз четири мало различита (на метан осетљива) филтера. Када филтрирани зраци светла погоде детекторски низ фотоапарата, астрономи могу да одузму слике тако да светла звезда нестане, откривајући близавији, хладнији предмет који је иначе скривен у распршеном светлосном ореолу звезде („одсјај“). Јединствене слике Сатурновог сателитског Титана добијене раније помоћу НАЦО СДИ објављене су у ЕСО ПР 09/04.
Изворни извор: ЕСО Невс Релеасе
