Кредитний імідж: ESO
Використовуючи дуже великий телескоп ESO в Параналі та набір наземних і космічних телескопів у чотирирічному дослідженні, міжнародна команда астрономів вперше виміряла масу ультрахолодної зірки та її супутника коричневого карлика . Дві зірки утворюють двійкову систему і орбітують один одного приблизно за 10 років.
Команда отримала зображення з високою роздільною здатністю біля інфрачервоного зображення; на місцях вони перемогли ефект розмивання земної атмосфери за допомогою пристосувальних методик оптики. Точним визначенням орбіти, проектованої на небо, астрономи змогли виміряти загальну масу зірок. Потім додаткові дані та порівняння зі зоряними моделями дають масу кожного з компонентів.
Важка з двох зірок має масу близько 8,5% маси Сонця, а його супутник коричневого карлика ще легший, лише 6% від сонячної маси. Обидва об’єкти порівняно молоді, вік яких становить близько 500-1000 мільйонів років.
Ці спостереження є вирішальним кроком до все ще відсутньої калібрування зоряних моделей еволюції для дуже низьких масових зірок.
Зірка номера телефону
Навіть незважаючи на те, що астрономи знайшли кілька сотень дуже низьких масових зірок та бурих карликів, основні властивості цих екстремальних об'єктів, такі як маса та температура поверхні, досі не відомі. У космічному зоопарку ці надпрохолодні зірки представляють клас "проміжних" об'єктів між планетами-гігантами, такими як Юпітер, і "нормальними" зірками, менш масивними, ніж наше Сонце, і щоб їх добре зрозуміти, тому важливо для галузі зоряної астрофізики .
Проблема цих ультрахолодних зірок полягає в тому, що на відміну від звичайних зірок, які спалюють водень у своєму центральному ядрі, не існує єдиного зв’язку між світністю зірки та її масою. Дійсно, освітленість та температура поверхні ультрахолодних карликових зірок залежать як від їхнього віку, так і від їх маси. Старіший, дещо масивніший ультрахолодний карлик може мати таку ж температуру, що й молодший, менш масивний.
Тому основна мета сучасної астрофізики - самостійно здобути маси ультрахолодної карликової зірки. Це в принципі можливо, вивчаючи такі об’єкти, які є членами у бінарній системі.
Це саме те, що зараз зробила міжнародна команда астрономів у чотирирічному дослідженні бінарної зоряної системи із ультрахолодною карликовою зіркою, використовуючи безліч топ-телескопічних споруд, включаючи дуже великий телескоп ESO, а також Кек Я та Близнюки Північ на Гаваях, а також космічний телескоп Хаббл. Ця система - з назвою номера телефону 2MASSW J0746425 + 2000321 - розташована на відстані 40 світлових років.
Астрономи використовували зображення високої кутової роздільної здатності, щоб побачити обидві зірки у двійковій системі та виміряти їх рух протягом чотирьох років. Однак це простіше сказати, ніж зробити, оскільки розділення на небі між двома зірками зовсім невелике: між 0,13 та 0,22 арксек. Це відповідає розміру монети 1 євро, видно на відстані близько 25 км.
Цей поділ настільки малий, що зазвичай неможливо диференціювати дві зірки через розмиття ефекту атмосферної турбулентності ("бачення"). Тому необхідно використовувати техніку адаптивної оптики. Цей чудовий метод заснований на вимірюванні якості зображення в режимі реального часу та передачі відповідних коригуючих сигналів до 100 разів щосекунди на маленьке деформоване дзеркало, розташоване перед детектором. Оскільки дзеркало постійно змінює свою форму, тривожний ефект турбулентності нейтралізується. Застосований на VLT, ця методика призвела до отримання зображень, які принаймні в десять разів чіткіші за «бачення» і, отже, показують набагато більше деталей у спостережуваних об’єктах.
На дуже великому телескопі астрономи використовували найсучасніший пристрій адаптивного оптики NACO. Каже Герв? Буй, головний автор статті, представляючи описані тут результати: “NACO пропонує можливість працювати в інфрачервоному діапазоні і тому ідеально підходить для дослідження надпрохолодних зірок, які випромінюють більшу частину свого світла в цьому діапазоні довжин хвиль. Завдяки поєднанню високої ефективності NACO та VLT та відмінних атмосферних умов, що склалися в Параналі, нам вдалося досягти дуже чітких зображень цієї бінарної зоряної системи, майже настільки ж добре, як якщо б телескоп знаходився в космосі ».
Ультра-круто і на дієті
Під час їх чотирирічного дослідження було виміряно сім різних відносних положень двох компонентів бінарної системи та Herv? Буй та його співробітники змогли з точністю визначити зоряні орбіти. Вони виявляють, що дві зірки обертаються навколо один одного раз на 10 років і що їх фізичне розділення становить лише 2,5 рази відстань Землі до Сонця - як кажуть астрономи, 2,5 астрономічних одиниці. Використовуючи закони Кеплера, тоді просто вивести загальну масу системи. Отримане значення становить менше 15% маси Сонця.
Потім астрономи використовували фотометричні дані кожної зірки, отримані в декількох діапазонах хвиль, а також спектри, отримані за допомогою космічного телескопа Хаббла для більш детального вивчення цих об'єктів. Використовуючи останні зоряні моделі групи Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon, вони виявили, що обидві зірки мають приблизно однакову температуру поверхні, близько 1500 ° C (1800 K). Для зірки це справді ультра круто - для порівняння, температура поверхні Сонця втричі вище.
Використовуючи теоретичні моделі, команда також встановила, що дві зірки досить молоді (в астрофізичному відношенні) - їх вік становить лише від 500 до 1000 мільйонів років. Більш масивна з них має масу від 7,5 до 9,5% від маси Сонця, тоді як її супутник має масу від 5 до 7% від сонячної маси.
Об'єкти вагою менше ніж 7% від нашого Сонця по-різному називали "Коричневі карлики", "Невдалі зірки" або "Супер планети". Дійсно, оскільки у них немає постійної генерації енергії за допомогою теплових ядерних реакцій у їх внутрішніх приміщеннях, багато їх властивостей більше схожі на властивості гігантських газових планет у нашій власній Сонячній системі, таких як Юпітер, ніж зірок, як Сонце.
Таким чином, система 2MASSW J0746425 + 2000321, очевидно, складається з бурого карлика, що обертається навколо трохи більш масивної ультра-крутої карликової зірки. Це справжній «камінь розетки» у новому полі зоряної астрофізики низької маси, і подальші дослідження, безумовно, дадуть більш цінну інформацію про ці об’єкти в перехідній зоні між зірками та планетами.
Оригінальне джерело: Новини ESO
