Zahvaljujoč močni novi visokokontrastni kameri, nameščeni na zelo velikem teleskopu, so bile pridobljene fotografije majhnega spremljevalca zelo blizu zvezde. To je astronomom omogočilo, da prvič izmerijo maso mladega, zelo nizkega masnega predmeta.
Predmet, več kot 100-krat bežnejši od svoje gostiteljske zvezde, je še vedno 93-krat bolj masiven kot Jupiter. In zdi se, da je skoraj dvakrat težja, kot jo predvideva teorija.
To odkritje torej nakazuje, da so astronomi zaradi napak v modelih precenili število mladih "rjavih palčkov" in "plavajočih" ekstrasolarnih planetov.
Zmagovalna kombinacija
Za zvezdo je lahko značilno veliko parametrov. Toda eden je izrednega pomena: njegova masa. To je masa zvezde, ki bo odločila o njegovi usodi. Zato ne preseneča, da si astronomi želijo natančno izmeriti ta parameter.
Vendar to ni lahka naloga, zlasti za najmanj množične, tiste na meji med zvezdami in rjavimi pritlikavimi predmeti. Rjavi palčki ali "propadle zvezde" so predmeti, ki so do 75-krat bolj masivni kot Jupiter, premajhni, da bi se v njegovi notranjosti vžgali večji postopki jedrske fuzije.
Za določitev mase zvezde astronomi običajno gledajo gibanje zvezd v binarnem sistemu. Nato uporabite isto metodo, ki omogoča določitev mase Zemlje, ob poznavanju razdalje Lune in časa, ki ga potrebuje satelit za popolno orbito (tako imenovani "Keplerjev tretji zakon"). Na enak način so tudi izmerili maso Sonca tako, da so poznali razdaljo Zemlja-Sonce in čas - eno leto - je potreben naš planet, da opravi ogled okoli Sonca.
Težava pri predmetih z majhno maso je, da so zelo blede in se pogosto skrivajo v bleščanju svetlejše zvezde, ki jo kroži, tudi pri gledanju v velikih teleskopih.
Astronomi pa so našli načine, kako premagati to težavo. Za to se opirajo na kombinacijo dobro premišljene strategije opazovanja z najsodobnejšimi instrumenti.
Kamera z visokim kontrastom
Prvič, astronomi, ki iščejo zelo majhne predmete, gledajo mlade bližnje zvezde, ker bodo predmeti z majhno maso najsvetlejši, ko so mladi, preden se bodo pogodili in ohladili.
V tem konkretnem primeru je mednarodna skupina astronomov [1] pod vodstvom Lairda Close (Observatory Steward, Univerza v Arizoni) preučevala zvezdo AB Doradus A (AB Dor A). Ta zvezda se nahaja približno 48 svetlobnih let in je stara le 50 milijonov let. Ker se položaj na nebu AB Dor A »niha«, zaradi gravitacijskega vlečenja zvezdastega predmeta že od začetka devetdesetih let velja, da mora imeti AB Dor A spremljevalec z nizko maso.
Za fotografiranje tega spremljevalca in pridobitev izčrpnega nabora podatkov o njem so Close in njegovi sodelavci uporabili nov instrument na zelo velikem teleskopu Evropskega južnega observatorija. To novo visokokontrastno prilagodljivo optično kamero, NACO simultani diferencialni imager ali NACO SDI [2], sta posebej razvila Laird Close in Rainer Lenzen (Max-Planck-Inštitut za astronomijo v Heidelbergu v Nemčiji) za lov na ekstrasolarne planete. Kamera SDI povečuje sposobnost VLT in njegovega sistema prilagodljive optike zaznavanje šibkih spremljevalcev, ki bi se običajno izgubili v bleščanju primarne zvezde.
Svetovna premiera
Če so februarja 2004 obrnili to kamero proti AB Dor A, so prvič lahko videli tako slepega spremljevalca - 120-krat slabšega od svoje zvezde - in tako blizu njegove zvezde.
Markus Hartung (ESO), član ekipe, pravi: "Ta svetovna premiera je bila mogoča le zaradi edinstvenih zmogljivosti instrumenta NACO SDI na VLT. Dejansko je vesoljski teleskop Hubble poskušal spremljevalca zaznati, vendar je bil premajhen in preblizu bleščanja primarne zvezde. "
Majhna razdalja med zvezdo in šibkim spremljevalcem (0,156 arcsec) je enaka širini evrskega kovanca (2,3 cm), če ga pogledamo 20 km. Spremljevalca, imenovanega AB Dor C, smo videli na razdalji 2,3-kratni srednji razdalji med Zemljo in Soncem. V 11,75 letih na precej ekscentrični orbiti zaključi cikel okoli svoje gostiteljske zvezde.
Z natančno lokacijo spremljevalca, skupaj z znano "nihajočo" zvezdo, bi astronomi lahko nato natančno določili maso spremljevalca. Predmet, več kot 100-krat slabši od svoje tesne primarne zvezde, ima desetino mase svoje gostiteljske zvezde, to je, kar je 93-krat bolj masiven od Jupitra. Tako je nekoliko nad mejo rjave pritlikavke.
Z uporabo NACO na VLT so astronomi nadalje opazovali AB Dor C na skoraj infrardečih valovnih dolžinah, da bi izmerili njegovo temperaturo in svetilnost.
"Presenečeni smo ugotovili, da je bil spremljevalec hladnejši za 400 stopinj (Celzija) in 2,5-krat slabši, kot ga napovedujejo predmeti te mase," je zatrdil Close.
"Teorija predvideva, da bi bil ta kul objekt z majhno maso približno 50 Jupitrovih mas. Vendar je teorija napačna: ta predmet je resnično od 88 do 98 mas Jupiterja. "
Te nove ugotovitve zato izpodbijajo trenutne predstave o populaciji rjave pritlikavke in možnem obstoju široko objavljenih "prosto plavajočih" ekstrasolarnih planetov.
Če so mladi predmeti, ki so bili doslej identificirani kot rjavi palčki, dvakrat bolj masivni, kot so mislili, morajo biti mnogi zvezde z nizko maso. Predmeti, ki so bili nedavno identificirani kot "plavajoči" planeti, so verjetno rjavi pritlikavci z majhno maso.
Za Close in njegove sodelavce bo "to odkritje prisililo astronoma, da premislijo, kakšne množice so najmanjši predmeti, proizvedeni v naravi."
Več informacij
Delo, predstavljeno tukaj, se pojavlja kot Pismo v naravi 20. januarja ("Dinamična kalibracija razmerja med maso in svetilnostjo pri zelo nizkih zvezdnih masah in mladih letih", L. Close et al.)
Opombe
[1]: Ekipo sestavljajo Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek in Beth Biller (Observatory Steward, Univerza Arizona, Tucson, ZDA), Rainer Lenzen in Wolfgang Brandner (Max-Planck Institut za astronomijo, Heidelberg, Nemčija), Jose C. Guirado (Univerza v Valenciji, Španija) ter Markus Hartung in Chris Lidman (ESO-Čile).
[2]: Fotoaparat NACO SDI je edinstven tip fotoaparata, ki uporablja prilagodljivo optiko, ki odstranjuje zamegljene učinke Zemljine atmosfere in ustvarja izjemno ostre slike. SDI razdeli svetlobo iz ene zvezde na štiri enake slike, nato pa nastale pramene preide skozi štiri nekoliko drugačne (na metan občutljive) filtre. Ko filtrirani svetlobni žarki udarijo v detektorski sklop kamere, lahko astronomi odštejejo slike, tako da svetla zvezda izgine, razkrije šibkejši, hladnejši predmet, ki je sicer skrit v zvezdni halo razpršene svetlobe ("bleščanje"). Edinstvene slike Saturnovega satelita Titan, pridobljene prej z NACO SDI, so bile objavljene v ESO PR 09/04.
Izvirni vir: ESO News Release
