Odkar so leta 1995 odkrili prvi planet, ki je obkrožal normalno zvezdo, ki ni Sonce, je zdaj znanih več kot 150 kandidatov teh tako imenovanih eksoplanetov. Večino jih odkrijemo s posrednimi metodami, ki temeljijo na spremembah radialne hitrosti ali zatemnitvi zvezde, ko planet prehaja pred njo (glej ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 in ESO PR 22/04 ).
Astronomi pa bi raje pridobili neposredno sliko eksoplaneta, ki bi jim omogočila boljše opisovanje fizične narave predmeta. To je izjemno težka naloga, saj je planet na splošno skrit v »bleščanju« svoje gostiteljske zvezde.
Da bi delno premagali to težavo, astronomi preučujejo zelo mlade predmete. Dejansko so podzvezdni predmeti veliko bolj vroči in svetlejši, ko so mladi, zato jih je mogoče lažje zaznati kot starejše predmete s podobno maso.
Na podlagi tega pristopa je morda res, da je lansko odkrivanje slabega pikčka svetlobe poleg mladega rjavega pritlikavca 2M1207 s strani mednarodne ekipe astronomov, ki uporablja zelo velik teleskop ESO (ESO PR 23/04), dolgo iskalo verodostojna podoba eksoplaneta. Nedavno poročilo, ki temelji na podatkih iz vesoljskega teleskopa Hubble, potrjuje ta rezultat. Še pomembnejši rezultat v tem kontekstu so še novejša opažanja s vesoljskim teleskopom Spitzer o toplih infrardečih žarkih dveh prej zaznanih planetov "vročega Jupitra". To bogastvo novih rezultatov, pridobljenih v nekajmesečnem časovnem obdobju, odlično prikazuje dinamiko tega področja raziskovanja.
Drobna spremljevalka
Zdaj je drugačna ekipa astronomov [1] morda naredila še en pomemben preboj na tem področju, tako da je našla drobnega spremljevalca mlade zvezde. Ti znanstveniki že nekaj let izvajajo iskanje planetov in predmetov z majhno maso, zlasti okoli zvezd, ki so še vedno v procesu tvorjenja - tako imenovane zvezde T-Tauri - z uporabo tehnik neposrednega slikanja in radialne hitrosti. Eden od predmetov na njihovem seznamu je GQ Lupi, mlada zvezda T-Taurijev, ki se nahaja v oblaku Lupus I (Wolf), območju nastanka zvezd, ki je oddaljeno približno 400 ali 500 svetlobnih let. Zvezdnik GQ Lupi je očitno zelo mlad objekt, še vedno obdan z diskom, s starostjo med 100.000 in 2 milijoni let.
Astronomi so 25. junija 2004 opazovali GQ Lupi s prilagodljivim optičnim instrumentom NACO, pritrjenim na Yepun, četrti 8,2-metrski teleskop zelo velikega teleskopa, ki se nahaja na vrhu Cerro Paranal (Čile). Prilagodljiva optika instrumenta (AO) premaga popačenje, ki ga povzroča atmosferska turbulenca, kar ustvarja izjemno ostre slike v bližini infrardeče infrardeče energije.
Kot kaže ESO PR Photo 10a / 05, serija izpostavljenosti NACO jasno razkriva prisotnost drobnega spremljevalca, ki se nahaja v neposredni bližini zvezde. Ta novo najdeni objekt je oddaljen le 0,7 sekunde in bi bil brez uporabe prilagodljivih optičnih zmogljivosti NACO spregledan.
Na razdalji GQ Lupi je ločitev med zvezdo in njenim oslabelim spremljevalcem približno 100 astronomskih enot (ali 100-krat večja razdalja med Soncem in Zemljo). To je približno 2,5-kratna razdalja med Plutonom in Soncem.
Spremljevalec, imenovan GQ Lupi B ali GQ Lupi b [2], je približno 250-krat krajši od GQ Lupi A, kot je razvidno iz te slike. Nadaljnje slike, pridobljene z NACO avgusta in septembra, so potrdile prisotnost in položaj tega spremljevalca.
Premikanje v isto smer
Nato so astronomi odkrili, da je zvezdo že prej opazoval teleskop Subaru in vesoljski teleskop Hubble. Iz arhiva podatkov teh objektov so za nadaljnjo analizo poiskali ustrezne slike.
Starejše slike, posnete julija 2002 oziroma aprila 1999, so prav tako pokazale prisotnost spremljevalca, kar je astronomom dalo možnost natančnega merjenja položaja obeh predmetov v obdobju nekaj let. To jim je nato omogočilo, da ugotovijo, ali se zvezde premikajo skupaj na nebu - kot bi bilo treba pričakovati, če so gravitacijsko povezane, - ali če je manjši predmet le objekt v ozadju, le po naključju.
Med svojimi meritvami so astronomi ugotovili, da se ločitev med obema predmetoma v petletnem obdobju, zajetem v opazovanjih, ni spremenila (glej fotografijo ESO PR 10b / 05). Za znanstvenike je to jasen dokaz, da se oba predmeta premikata v isto smer v nebo. "Če bi bil rahli objekt ozadji objekt," pravi Ralph Neuh, uporabnik univerze v Jeni (Nemčija) in vodja ekipe, "bi videli, da bi se ločitev spremenila, saj bi se GQ Lup gibal po nebu. Od leta 1999 do 2004 bi se ločitev spremenila za 0,15 arcsec, vendar smo prepričani, da je sprememba vsaj 20-krat manjša. "
Exoplanet ali rjavi pritlikavec?
Za nadaljnjo preizkušanje fizične narave novo odkritega predmeta so astronomi uporabili NACO na VLT, da so posneli vrsto spektrov. Ti so pokazali značilni podpis zelo kul predmeta, zlasti prisotnost vodnih in CO pasov. Izračuni atmosferskega modela ob upoštevanju infrardečih barv in razpoložljivih spektralnih podatkov kažejo na temperaturo med 1.600 in 2.500 stopinj ter polmer, ki je dvakrat večji od Jupitra (glej PR Photo 10c / 05). Glede na to je GQ Lupi B tako hladen in dokaj majhen predmet.
Kakšna pa je narava tega šibkega predmeta? Ali gre za dobroverni eksoplanet ali je rjavi pritlikavec, tiste "propadle" zvezde, ki niso dovolj množične, da bi lahko centralno proizvajale večje jedrske reakcije? Čeprav je meja med obema še vedno predmet razprave, je eden od načinov, kako razlikovati med njimi po njihovi masi (saj to poteka tudi med rjavimi pritlikavkami in zvezdami): (orjaški) planeti so lažji od približno 13 mas Jupiterja ( kritična masa, potrebna za vžig devterijske fuzije), so rjavi pritlikavci težji.
Kaj pa GQ Lupi b?
Žal nova opažanja ne zagotavljajo neposredne ocene mase predmeta. Zato se morajo astronomi zanašati na primerjavo s teoretičnimi modeli takšnih predmetov. A to ni tako enostavno, kot se sliši. Če, kot astronomi splošno sprejemajo, sta GQ Lupi A in B nastala istočasno, je novo najdeni predmet zelo mlad. Težava je v tem, da za tako zelo mlade predmete verjetno ne veljajo tradicionalni teoretični modeli. Če jih uporabimo, pa dajejo oceno mase predmeta, ki leži nekje med 3 do 42 Jupitrove mase, to je tako, da obsega tako planet kot domene rjave pritlikavke.
Te zgodnje faze rjave pritlikavke in oblikovanja planetov so za modele v bistvu neznano ozemlje. Zelo težko je modelirati zgodnji kolaps plinskih oblakov glede na razmere okoli nastajajoče zvezde. En sklop modelov, ki je posebej prilagojen za modeliranje zelo mladih predmetov, zagotavlja tako nizko maso kot eno do dve Jupitrovi masi. A kot poudarja uporabnik Ralph Neuh, "je treba te nove modele še umeriti, preden se lahko masa takšnih spremljevalcev zanesljivo določi".
Astronomi tudi poudarjajo, da iz primerjave med njihovimi spektri VLT / NACO in teoretičnimi modeli soavtorja Petra Hauschildta z univerze Hamburg (Nemčija) prihajajo do zaključka, da je najbolj primeren objekt, ki ima približno 2 Jupitrovega polmera in 2 masi Jupitra. Če ta rezultat drži, bi bil GQ Lupi b najmlajši in najlažji eksoplanet, ki so ga posneli.
Za natančno določitev narave GQ Lupi B. so potrebna še nadaljnja opažanja. Če sta oba predmeta resnično povezana, bo najmanjši predmet potreboval več kot 1000 let, da konča orbito okoli svoje gostiteljske zvezde. To je seveda predolgo, da bi čakali, vendar bi bil učinek orbitalnega gibanja morda zaznaven - kot drobna sprememba ločitve med obema objektoma - v nekaj letih. Skupina zato načrtuje redna opazovanja tega predmeta z uporabo NACO na VLT, da bi zaznala to gibanje. Brez dvoma bo v tem času dosežen nadaljnji napredek na teoretični strani in da bodo na tem področju izvedena številna senzacionalna odkritja.
Več informacij
Raziskava, predstavljena v tem sporočilu za javnost ESO, je objavljena v pismu uredniku, ki ga je Astronomy in Astrophysics sprejelo v objavo ("Dokazi za sočasno premikajočega sezvezdnega spremljevalca GQ Lup" avtorja R. Neuh? Idr.) In na voljo v obliki PDF na naslovu http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Opomba
[1]: Ekipo sestavljajo uporabnik Ralph Neuh, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer in Ana Bedalov (Univerza v Jeni, Nemčija), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Nemčija) in Peter Hauschildt (Hamburger Sternwarte, Nemčija).
[2]: V astronomski literaturi je konvencija postaviti velike začetnice za zvezde, ki so članice več sistemov, majhne črke za planete. Če se bo spremljevalec GQ Lupi A izkazal za planet, bi se imenoval GQ Lupi b, medtem ko bi bil rjavi pritlikavec identificiran kot GQ lupi B. Glede na trenutno negotovost smo zato uporabili oba poimenovanja v tem sporočilu za javnost, tako kot avtorji v izvirnem znanstvenem prispevku.
Izvirni vir: ESO News Release
