Завдяки потужній новій висококонтрастній камері, встановленій на телескопі Дуже великий телескоп, були отримані фотографії супутника низької маси, дуже близького до зірки. Це дозволило астрономам вперше безпосередньо виміряти масу молодого, дуже низького масового об'єкта.
Об'єкт, більш ніж в 100 разів слабший, ніж його приймаюча зірка, все ще в 93 рази масивніший за Юпітера. І воно, здається, майже вдвічі важче, ніж теорія передбачає.
Отже, це відкриття дозволяє припустити, що через помилки в моделях астрономи, можливо, переоцінили кількість молодих «коричневих карликів» та «вільно плаваючих» позасонячних планет.
Виграшна комбінація
Зірка може характеризуватися багатьма параметрами. Але одне надзвичайно важливе: його маса. Саме маса зірки вирішить її долю. Таким чином, не дивно, що астрономи прагнуть отримати точний показник цього параметра.
Однак це непросте завдання, особливо для найменш масивних, тих, що межують між зірками та коричневими карликовими об'єктами. Коричневі карлики, або "невдалі зірки", - це об'єкти, які до 75 разів масивніші за Юпітер, занадто малі, щоб у його внутрішній частині запалювалися основні процеси ядерного синтезу.
Щоб визначити масу зірки, астрономи зазвичай дивляться на рух зірок у бінарній системі. А потім застосуйте той самий метод, який дозволяє визначити масу Землі, знаючи відстань Місяця та час, який потрібен його супутникові, щоб виконати одну повну орбіту (так званий "Третій закон Кеплера"). Таким же чином вони також виміряли масу Сонця, знаючи відстань Земля-Сонце та час - один рік - нашої планети потрібно здійснити тур навколо Сонця.
Проблема з маломасовими предметами полягає в тому, що вони дуже слабкі і часто ховаються у відблиску яскравішої зірки, на яку вони орбітують, також при огляді у великих телескопах.
Однак астрономи знайшли способи подолати цю складність. Для цього вони покладаються на поєднання продуманої стратегії спостереження з найсучаснішими інструментами.
Камера високої контрастності
По-перше, астрономи, які шукають дуже низькі масові об'єкти, дивляться на молодих зірок, що знаходяться поблизу, оскільки об’єкти-товариші з низькою масою стануть найяскравішими, поки вони молоді, перш ніж вони скоротяться і охолонуть.
У цьому конкретному випадку міжнародна команда астрономів [1] на чолі з Лаїрдом Близьким (Обсерваторія Стюарда, Університет Арізони) вивчала зірку AB Doradus A (AB Dor A). Ця зірка розташована приблизно за 48 світлових років і їй "лише" 50 мільйонів років. Оскільки положення на небі AB Dor A "коливається", завдяки гравітаційному потягу зіркового предмету, з початку 1990-х років вважалося, що AB Dor A повинен мати супутника низької маси.
Щоб сфотографувати цього супутника та отримати вичерпний набір даних про нього, Близький та його колеги використали новий інструмент у дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Ця нова висококонтрастна адаптивна оптична камера, одночасний диференціальний пристрій NACO, або NACO SDI [2], була спеціально розроблена Лаїрдом Близьким та Райнером Ленценом (Інститутом астрономії Макса-Планка в Гейдельберзі, Німеччина) для полювання на позасонячні планети. Камера SDI розширює здатність VLT та його адаптивної оптичної системи виявляти слабких супутників, які, як правило, втрачаються при відблиску первинної зірки.
Світова прем’єра
Повернувши цю камеру до AB Dor A в лютому 2004 року, вони вперше змогли зобразити такого слабкого супутника - в 120 разів слабше, ніж його зірки - і так біля його зірки.
Маркус Хартунг (ESO), член команди: «Ця світова прем’єра була можлива лише завдяки унікальним можливостям інструменту NACO SDI на VLT. Насправді космічний телескоп Хаббл намагався, але не зміг виявити супутника, оскільки він був занадто слабким і занадто близьким до відблиску первинної зірки ».
Невелика відстань між зіркою та слабким супутником (0,156 арксек.) Така ж, як і ширина монети в євро (2,3 см), якщо її бачити на відстані 20 км. Супутник, названий AB Dor C, був помічений на відстані в 2,3 рази середньої відстані між Землею і Сонцем. Він завершує цикл навколо своєї зірки-господаря за 11,75 років на досить ексцентричній орбіті.
Використовуючи точне розташування супутника, а також відому «коливання» зірки, астрономи могли потім точно визначити масу супутника. Об'єкт, більш ніж у 100 разів слабший за свою близьку первинну зірку, має одну десяту частину маси своєї зірки-господаря, тобто він у 93 рази масивніший за Юпітера. Таким чином, це трохи вище межі бурого карлика.
Використовуючи NACO на VLT, астрономи далі спостерігали AB Dor C на ближній довжині хвилі інфрачервоного діапазону, щоб виміряти його температуру та світність.
"Ми були здивовані, виявивши, що супутник був на 400 градусів (Цельсій) прохолоднішим і в 2,5 рази слабшим, ніж прогнозують останні об'єкти для такої маси", - сказав Близький.
«Теорія передбачає, що цей класний об'єкт з низькою масою складе близько 50 мас Юпітера. Але теорія неправильна: цей об’єкт дійсно знаходиться між 88 і 98 масами Юпітера ».
Таким чином, ці нові висновки кидають виклик сучасним уявленням про популяцію бурого карлика та можливе існування широкорекламованих позаплавних планет.
Дійсно, якщо молоді об'єкти, до цих пір ідентифіковані як коричневі карлики, вдвічі масивніші, ніж вважалося, багато з них повинні бути зірками низької маси. А об'єкти, нещодавно ідентифіковані як «плаваючі» планети, в свою чергу, швидше за все, бурі карлики низької маси.
Для Близького та його колег "це відкриття змусить астрономів переосмислити, що насправді являє маса найменших предметів, вироблених у природі".
Більше інформації
Робота, представлена тут, фігурує як Лист у випуску «Природа» від 20 січня («Динамічне калібрування відношення маси та освітленості при дуже низьких зоряних масах та молодих віках» Л. Близького та ін.).
Примітки
[1]: До складу команди входять Лайрд М. Близький, Ерік Нільсен, Ерік Е. Мамаек та Бет Біллер (Обсерваторія Стюарда, Університет Арізони, Тусон, США), Райнер Ленцен та Вольфганг Бранднер (Інститут астрономії імені Макса-Планка, Гейдельберг, Німеччина), Хосе К. Гірадо (Університет Валенсії, Іспанія), а також Маркус Хартунг і Кріс Лідман (ESO-Чилі).
[2]: Камера NACO SDI - це унікальний тип камер, що використовує адаптивну оптику, яка знімає затуманення ефектів земної атмосфери для отримання надзвичайно чітких зображень. SDI розбиває світло від однієї зірки на чотири однакових зображення, потім пропускає отримані промені через чотири трохи різні (чутливі до метану) фільтри. Коли відфільтровані промені світла потрапляють у детекторний масив камери, астрономи можуть віднімати зображення, щоб яскрава зірка зникала, виявляючи слабший, більш прохолодний предмет, який інакше ховається у розсіяному світловому ореолі зірки ("відблиски"). Унікальні зображення супутника Сатурна Титан, отримані раніше за допомогою NACO SDI, були опубліковані в ESO PR 09/04.
Оригінальне джерело: Новини ESO
