Дослідницька робота міжнародної команди астрономів [2] надає обгрунтовані аргументи на користь, але остаточну відповідь чекає подальших спостережень.
Протягом останніх років кілька разів астрономічні зображення виявляли слабкі предмети, помічені біля набагато яскравіших зірок. Деякі з них вважалися орбітами екзопланет, але після подальшого вивчення жодна з них не витримала справжнього випробування. Деякі виявились слабкими зоряними супутниками, інші - зовсім не пов'язаними фоновими зірками. Цей може бути різним.
У квітні цього року команда європейських та американських астрономів виявила слабку і дуже червону точку світла зовсім поруч (на кутовій відстані 0,8 дуги) коричнево-карликового об’єкта, позначеного 2MASSWJ1207334-393254. Також відомий як "2M1207", це "зірвана невдача", тобто тіло, занадто мале для великих процесів ядерного синтезу, щоб запалитись у його внутрішніх приміщеннях і тепер виробляти енергію шляхом стискування. Він є членом зоряної асоціації TW Hydrae, розташованої на відстані близько 230 світлових років. Відкриття було здійснено за допомогою адаптивного оптичного обладнання NACO [3] у 8,2-метровому телескопі VLT Yepun в Паранальній обсерваторії ESO (Чилі).
Слабкий об’єкт більш ніж у 100 разів слабший, ніж 2M1207, а його ближній інфрачервоний спектр був отриманий з великими зусиллями в червні 2004 року НАКО, на технічному обмеженні потужного об'єкта. Цей спектр показує підписи молекул води і підтверджує, що об'єкт повинен бути порівняно маленьким і легким.
Жодне з наявних спостережень не суперечить, що це може бути екзопланета на орбіті близько 2M1207. Враховуючи інфрачервоні кольори та спектральні дані, розрахунки еволюційної моделі вказують на 5-ма планету Юпітера на орбіті близько 2М1207. Проте вони ще не дозволяють чітко визначитися з реальним характером цього інтригуючого об'єкта. Таким чином, астрономи називають це «компаньйоном-гігантським кандидатом на планету (GPCC)» [4].
Тепер будуть проведені спостереження, щоб з’ясувати, чи сумісний рух в небі GPCC з рухом планети, що обертається навколо 2M1207. Це має стати очевидним не більше ніж за 1-2 роки.
Просто пляма світла
Починаючи з 1998 року, команда європейських та американських астрономів [2] вивчає довкілля молодих сусідніх «зоряних асоціацій», тобто великих конгломератів переважно молодих зірок та хмари пилу та газу, з яких вони нещодавно утворилися.
Зірки в цих асоціаціях є ідеальними мішенями для прямого зображення субзоряних супутників (планет або коричневих карликових об'єктів). Лідер команди, астроном ESO Геель Шовін зазначає, що "незалежно від їх природи, субзоряні предмети набагато гарячіші та яскравіші, коли молоді - десятки мільйонів років - і тому їх можна легше виявити, ніж старі об'єкти подібної маси".
Команда особливо зосередилась на вивченні асоціації TW Hydrae. Він розташований у напрямку сузір'я Гідра (Вода-Змія) глибоко внизу на південному небі, на відстані близько 230 світлових років. Для цього вони використовували споруду NACO [3] на 8,2-метровому телескопі VLT Yepun, одному з чотирьох гігантських телескопів в обсерваторії Парасоль ESO на півночі Чилі. Адаптивна оптика приладу (AO) долає спотворення, спричинені атмосферними турбулентностями, створюючи надзвичайно різкі ближні інфрачервоні зображення. Датчик інфрачервоної хвилі був важливою складовою системи AO для успіху цих спостережень. Цей унікальний прилад відчуває деформацію ближнього інфрачервоного зображення, тобто в області довжини хвилі, де такі об'єкти, як 2M1207 (див. Нижче), набагато яскравіші, ніж у видимому діапазоні.
Асоціація TW Hydrae містить зірку з орбітою коричневого супутника-карлика, приблизно в 20 разів перевищує масу Юпітера, і чотири зірки, оточені запиленими протопланетними дисками. Коричневі карликові об’єкти - це «невдалі зірки», тобто тіла, занадто малі, щоб ядерні процеси запалилися у їхній внутрішній частині і тепер виробляють енергію шляхом стискування. Вони майже не випромінюють видимого світла. Як і Сонце, і планети-гіганти Сонячної системи, вони складаються переважно з водню, можливо, з завихрених хмарних поясів.
На серії експозицій, зроблених за допомогою різних оптичних фільтрів, астрономи виявили крихітну червону пляму світла, лише 0,8 дуги від об'єкта коричнево-карликового асоціації TW Hydrae 2MASSWJ1207334-393254, або просто «2M1207», пор. PR Photo 26a / 04. Слабке зображення більш ніж у 100 разів слабше, ніж у 2M1207. "Якби ці зображення були отримані без адаптивної оптики, цього об'єкта не було б видно", - каже Геел Шовін.
Крістоф Дюма, інший член колективу, захоплений: «Вражання бачити це слабке джерело світла в режимі реального часу на дисплеї приладів було неймовірно. Хоча він, безумовно, набагато більший, ніж об’єкт земного розміру, дивним є відчуття, що він справді може бути першою планетарною системою поза нашою власною коли-небудь уявленою. "
Екзопланета або коричневий карлик?
Яка природа цього слабкого об’єкта [4]? Чи може це бути екзопланета на орбіті навколо цього молодого коричневого карликового об'єкта на прогнозованій відстані близько 8,250 млн км (приблизно вдвічі відстань між Сонцем і Нептуном)?
"Якщо супутником-кандидатом 2M1207 справді є планета, це буде перший раз, коли гравітаційно пов'язана екзопланета була зображена навколо зірки або коричневого карлика", - говорить Бенджамін Цукерман з UCLA, член команди, а також астробіологія NASA Інститут.
Використовуючи спектроскопію високої кутової роздільної здатності з установкою NACO, команда підтвердила підзоряний стан цього об'єкта - тепер його називають «компаньйоном гігантської планети-кандидата (GPCC)» - шляхом виявлення широких поглинань водної смуги в його атмосфері, див. . PR Photo 26b / 04.
Спектр молодої та гарячої планети - як це може бути GPCC - матиме сильну схожість зі старішим та масивнішим об’єктом, таким як коричневий карлик. Однак, коли він охолоне через кілька десятків мільйонів років, такий об’єкт покаже спектральні підписи гігантської газоподібної планети, подібної до нашої у нашій Сонячній системі.
Хоча спектр GPCC є досить «галасливим» через його слабкість, команда змогла призначити йому спектральну характеристику, яка виключає можливе забруднення екстра-галактичними об’єктами або пізними прохолодними зірками з аномальним надмірним інфрачервоним надлишком, розташованим поза межами бурий карлик.
Після дуже ретельного вивчення всіх варіантів, команда виявила, що, хоча це статистично дуже малоймовірно, не можна повністю виключити ймовірність того, що цей об'єкт може бути старшим і більш масивним, переднього плану або фонового режиму, холодного коричневого гнома. Детальний аналіз, пов'язаний з цим, міститься в отриманому дослідницькому документі, який був прийнятий для публікації в європейському журналі Astronomy & Astrophysics (див. Нижче).
Наслідки
Коричневий карлик 2М1207 має приблизно в 25 разів більше маси Юпітера і, таким чином, приблизно в 42 рази легший за Сонце. Як член Асоціації TW Hydrae, йому близько восьми мільйонів років.
Оскільки нашій Сонячній системі є 4600 мільйонів років, немає способу безпосередньо виміряти, як Земля та інші планети формувалися протягом перших десятків мільйонів років після утворення Сонця. Але якщо астрономи зможуть вивчити околиці молодих зірок, яким зараз лише десятки мільйонів років, то, засвідчивши різноманітні планетарні системи, які зараз формуються, вони зможуть набагато точніше зрозуміти наші власні далекі витоки.
Енн-Марі Лагранж, член команди з Обсерваторії Гренобля (Франція), дивиться у майбутнє: «Наше відкриття є першим кроком до відкриття цілого нового поля в астрофізиці: візуалізації та спектроскопічного вивчення планетарних систем. Такі дослідження дадуть можливість астрономам охарактеризувати фізичну будову та хімічний склад планет-гігантів і, врешті-решт, земних планет. "
Подальші спостереження
Враховуючи інфрачервоні кольори та спектральні дані, доступні для GPCC, еволюційні розрахунки моделі вказують на 5-ма юпітер-планету, приблизно в 55 разів більшу відстань від 2M1207, ніж Земля від Сонця (55 АС). Температура поверхні виявляється приблизно в 10 разів гарячішою за Юпітера, приблизно 1000 ° C; це легко пояснюється кількістю енергії, яку необхідно вивільнити під час нинішньої швидкості стиснення цього молодого об'єкта (адже набагато старша планета-гігант Юпітер все ще виробляє енергію у своєму салоні).
Тепер астрономи продовжать свої дослідження, щоб підтвердити чи спростувати, чи виявили вони насправді екзопланети. Протягом наступних кількох років вони очікують встановити поза сумнівом, чи справді об’єкт є планетою на орбіті навколо коричневого карлика 2M1207, спостерігаючи за тим, як обидва об’єкти рухаються через космос, і дізнатися, рухаються вони чи ні разом. Вони також вимірюватимуть яскравість GPCC при множині довжин хвиль, і можуть бути зроблені інші спектральні спостереження.
Немає сумнівів, що майбутні програми для зображення екзопланет навколо довколишніх зірок, як із землі з надзвичайно великими телескопами, оснащеними спеціально розробленою адаптивною оптикою, так і з космосу зі спеціальними телескопами для пошуку планет, значно принесуть користь поточним технологічним досягненням.
Більше інформації
Результати, представлені в цьому прес-релізі ESO, ґрунтуються на дослідницькому документі ("Гігантський кандидат планети біля молодого коричневого гнома" Г. Шавіна та ін.), Який був прийнятий до друку і незабаром з’явиться у провідному науково-дослідному журналі " Астрономія та астрофізика ». Передрук доступний тут.
Примітки
[1]: Цей прес-реліз видається одночасно ESO та CNRS (французькою мовою).
[2]: Команда складається з Гееля Шовіна та Крістофа Дюма (ESO-Чилі), Енн-Марі Лагранж та Жан-Люк Беузіт (LAOG, Гренобль, Франція), Бенджаміна Цукермана та Інсеок Сонг (UCLA, Лос-Анджелес, США), Девід Мойє (LAOMP, Тарб, Франція) та Патрік Лоуранс (IPAC, Пасадена, США). Американські члени команди частково визнають фінансування Інституту астробіології НАСА.
[3]: Пристрій NACO (від NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System та CONICA / ближнього інфрачервоного томографа та спектрографа) на 8,2-метровому телескопі VLT Yepun на Paranal пропонує можливість створювати обмежене дифракцією близьке інфрачервоне зображення астрономічних об'єктів . Він відчуває випромінювання в цій області довжини хвилі з дихроїчним N90C10; 90 відсотків потоку передається датчику хвилі фронту, а 10 відсотків - до інфрачервоної камери CONICA. Цей режим особливо корисний для різких зображень червоних та дуже малих зоряних чи підзвінних предметів. Коректор адаптивного оптики (NAOS) був побудований, згідно з контрактом ESO, Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) та лабораторіями LESIA та GEPI Observatoire de Париж у Франції у співпраці з ESO. Камера CONICA була побудована за контрактом ESO, заснованим Інститутом Max-Planck-Institut Astronomie (MPIA) (Гейдельберг) та Max-Planck Institut для позаземного фізика (MPE) (Garching) у Німеччині у співпраці з ESO.
[4]: Яка різниця між маленьким коричневим карликом і екзопланетою? Прикордонна лінія між ними ще досліджується, але виявляється, що коричневий карликовий об'єкт утворюється так само, як зірки, тобто за рахунок стиснення в міжзоряній хмарі, тоді як планети утворюються в межах стабільних циркулярних дисків шляхом зіткнення / нарощування планетсималів або диска нестабільності. Це означає, що бурі карлики формуються швидше (менше 1 мільйона років), ніж планети (~ 10 мільйонів років). Інший спосіб розділення двох видів об’єктів - за масою (оскільки це також робиться між бурими гномами та зірками): планети-гіганти легші, ніж приблизно 13 маси юпітерів (критична маса, необхідна для запалення дейтерію, зросла), коричневі карлики важчі. На жаль, перше визначення не може бути використане на практиці, наприклад, при виявленні слабкого супутника, як у цьому випадку, оскільки спостереження не дають інформації про спосіб формування об'єкта. Навпаки, вищевказаний критерій маси корисний у тому сенсі, що спектроскопія та астрометрія слабкого об’єкта разом з відповідними еволюційними моделями можуть виявити масу і, отже, природу об'єкта.
Оригінальне джерело: Новини ESO
