Kansainvälisen tähtitieteilijäryhmän tutkimusasiakirja [2] antaa perustellut puolueet, mutta lopullinen vastaus odottaa nyt lisähuomautuksia.
Viime vuosina useissa tapauksissa tähtitieteelliset kuvat paljastivat heikkoja esineitä, jotka nähtiin lähellä paljon kirkkaampia tähtiä. Jotkut näistä on ajateltu kiertävän eksoplaneettoja, mutta jatkotutkimuksen jälkeen mikään niistä ei pystynyt kestämään todellista koetta. Jotkut osoittautuivat heikoiksi tähtikavereiksi, toiset olivat täysin toisiinsa liittymättömiä taustatähtiä. Tämä voi hyvinkin olla erilainen.
Tämän vuoden huhtikuussa eurooppalaisten ja amerikkalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä havaitsi heikon ja hyvin punaisen valopisteen hyvin lähellä (0,8 kaariseurin kulmaetäisyydellä) ruskean kääpiöobjektin nimeltä 2MASSWJ1207334-393254. Tunnetaan myös nimellä "2M1207", tämä on "epäonnistunut tähti", eli runko, joka on liian pieni suurten ydinfuusioprosessien palamiseksi sisätiloissaan ja tuottaa nyt energiaa supistumisen kautta. Se on TW Hydrae -tähtien yhdistyksen jäsen, joka sijaitsee noin 230 valovuoden päässä. Löytö tehtiin mukautuvan optiikan tukemalla NACO-laitteistolla [3] 8,2 m: n VLT Yepun-teleskoopilla ESO Paranal Observatoryssa (Chile).
Heikko esine on yli 100 kertaa heikompi kuin 2M1207, ja sen lähellä oleva infrapunaspektri saatiin NACO: n panoksella kesäkuussa 2004 voimakkaalla voimalaitoksen teknisellä raja-alueella. Tämä spektri näyttää vesimolekyylien allekirjoitukset ja vahvistaa, että esineen on oltava suhteellisen pieni ja kevyt.
Yksikään saatavilla olevista havainnoista ei ole ristiriidassa sen kanssa, että kyseessä voi olla kiertoradalla 2M1207 oleva eksoplaneetta. Kun otetaan huomioon infrapunavärit ja spektritiedot, evoluutiomallilaskelmat osoittavat 5 jupiterimassaplaneetan kiertoradalla 2M1207: n ympärillä. Silti ne eivät vielä salli selkeää päätöstä tämän kiehtovan kohteen todellisesta luonteesta. Täten tähtitieteilijät viittaavat siihen "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)" [4].
Nyt tehdään havaintoja sen selvittämiseksi, onko GPCC: n taivaalla tapahtuva liike yhteensopiva 2M1207: n kiertävän planeetan liikkeen kanssa. Tämän pitäisi käydä ilmi enintään 1–2 vuoden kuluessa.
Vain valopiste
Vuodesta 1998 lähtien ryhmä eurooppalaisia ja amerikkalaisia tähtitieteilijöitä [2] on tutkinut nuorten lähistöllä sijaitsevien "tähtien yhdistysten", toisin sanoen suurten ryhmien, joissa on lähinnä nuoria tähtiä, ympäristöä ja pöly- ja kaasupilviä, joista ne äskettäin muodostettiin.
Näissä yhdistyksissä olevat tähdet ovat ihanteelliset kohteet subtähteleiden seuralaisten (planeettojen tai ruskeiden kääpiöobjektien) suoraan kuvaamiseksi. Ryhmän johtaja, ESOn tähtitieteilijä Gael Chauvin toteaa, että "riippumatta luonteestaan, tähtitaivaan kohteet ovat paljon kuumempia ja kirkkaampia, kun ne ovat nuoria - kymmeniä miljoonia vuosia - ja siksi ne voidaan helpommin havaita kuin vanhemmat samankaltaisen massan esineet".
Ryhmä keskittyi erityisesti TW Hydrae -yhdistyksen tutkimukseen. Se sijaitsee hydratähden (The Water-Snake) tähdistössä syvällä eteläisellä taivaalla, noin 230 valovuoden etäisyydellä. Tätä varten he käyttivät NACO-laitosta [3] 8,2 m: n VLT Yepun-teleskoopilla, joka on yksi neljästä jättiläisestä kaukoputkesta ESO: n Paranal-observatorion pohjoisosassa Chilessä. Laitteen mukautuva optiikka (AO) poistaa ilmakehän turbulenssin aiheuttamat vääristymät tuottaen erittäin teräviä lähi-infrapunakuvia. Infrapuna-aaltorintamainen anturi oli olennainen osa AO-järjestelmää näiden havaintojen onnistumiseen. Tämä ainutlaatuinen instrumentti tunnistaa läheisen infrapunakuvan muodonmuutoksen, ts. Aallonpituusalueella, jossa esineet kuten 2M1207 (katso alla) ovat paljon kirkkaampia kuin näkyvällä alueella.
TW Hydrae -yhdistys sisältää tähden kiertävän ruskean kääpiökumppanin kanssa, noin 20-kertainen Jupiterin massaan nähden, ja neljä tähteä, joita ympäröivät pölyiset proto-planetaariset levyt. Ruskeat kääpiöobjektit ovat ”epäonnistuneita tähtiä”, ts. Kappaleita, jotka ovat liian pieniä ydinprosessien palamiseksi sisätiloissaan ja tuottavat nyt energiaa supistumisen kautta. Ne eivät emittoi melkein mitään näkyvää valoa. Kuten aurinko ja aurinkojärjestelmän jättiläiset planeetat, ne koostuvat pääasiassa vetykaasusta, ehkä pyörteisillä pilvivöillä.
Eri optisten suodattimien kautta tehdyillä valotussarjoilla tähtitieteilijät löysivät pienen punaisen valopisteen, vain 0,8 kaaresekunnin TW Hydrae Association -prosessin kääpiöobjektista 2MASSWJ1207334-393254 tai vain “2M1207”, vrt. PR-kuva 26a / 04. Heikko kuva on yli 100 kertaa heikompi kuin 2M1207-malli. "Jos nämä kuvat olisi saatu ilman adaptiivista optiikkaa, kyseistä kohdetta ei olisi nähty", sanoo Gael Chauvin.
Christophe Dumas, toinen ryhmän jäsen, on innostunut: ”Jännitys nähdä tämä heikko valonlähde reaaliajassa instrumentin näytöllä oli uskomatonta. Vaikka se on varmasti paljon suurempi kuin maanpäällinen kokoinen esine, on outo tunne, että se voi todellakin olla ensimmäinen planeettamme järjestelmä, joka on meidän koskaan kuvantamani ”.
Exoplanet tai ruskea kääpiö?
Mikä on tämän heikon esineen luonne [4]? Voisiko se olla kiertoradalla oleva eksoplaneetta sen nuoren ruskean kääpiöobjektin ympärillä, jonka ennakoitu etäisyys on noin 8 250 miljoonaa km (noin kaksinkertainen etäisyys Auringon ja Neptunuksen välillä)?
"Jos 2M1207-ehdokaskumppani on todella planeetta, tämä olisi ensimmäinen kerta, kun painovoimaisesti sitoutunut eksoplaneetta on kuvattu tähden tai ruskean kääpiön ympärillä", sanoo Benjamin Zuckerman UCLA: sta, ryhmän jäsen ja myös NASAn Astrobiologia. instituutti.
Käyttämällä korkean kulman resoluution spektroskopiaa NACO-laitoksen kanssa, ryhmä on vahvistanut tämän esineen, joka on nyt nimeltään "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)", subtellar-tilan tunnistamalla tunnelman laajat vesikaista-absorptiot, vrt. . PR-kuva 26b / 04.
Nuoren ja kuuman planeetan spektrillä - kuten GPCC voi hyvinkin olla - tulee olemaan vahvoja samankaltaisuuksia vanhemman ja massiivisemman esineen, kuten ruskean kääpiön kanssa. Kuitenkin, kun se jäähtyy muutaman kymmenen miljoonan vuoden kuluttua, sellainen esine näyttää spektrin allekirjoitukset jättiläisestä kaasumaisesta planeetasta, kuten omassa aurinkokunnassamme.
Vaikka GPCC-spektri on melko ”meluisa” sen heikkouden takia, joukkue pystyi antamaan sille spektrikuvauksen, joka sulkee pois mahdollisen kontaminaation galaktisten esineiden tai myöhäisen tyyppisten viileiden tähdet, joissa on epänormaalia infrapunaylijäämää, joka sijaitsee ruskea kääpiö.
Kaikkien vaihtoehtojen erittäin huolellisen tutkimuksen jälkeen ryhmä totesi, että vaikka tämä on tilastollisesti erittäin epätodennäköistä, mahdollisuutta, että tämä esine voisi olla vanhempi ja massiivisempi, etualalla tai taustalla oleva viileä ruskea kääpiö, ei voida täysin sulkea pois. Asiaan liittyvä yksityiskohtainen analyysi on saatavana tuloksena olevassa tutkimusdokumentissa, joka on hyväksytty julkaisemiseen eurooppalaisessa Astronomy & Astrophysics -lehdessä (katso alla).
vaikutukset
Ruskealla kääpiöllä 2M1207 on noin 25 kertaa Jupiterin massa ja se on siten noin 42 kertaa kevyempi kuin aurinko. TW Hydrae -yhdistyksen jäsenenä se on noin kahdeksan miljoonaa vuotta vanha.
Koska aurinkokuntamme on 4600 miljoonaa vuotta vanha, ei ole mitään keinoa mitata suoraan sitä, kuinka Maa ja muut planeetat muodostuivat kymmenien miljoonien vuosien aikana Auringon muodostumisen jälkeen. Mutta jos tähtitieteilijät voivat tutkia nuorten tähtien läheisyyttä, jotka ovat nyt vain kymmeniä miljoonia vuosia vanhoja, todistamalla erilaisia muodostuneita planeettajärjestelmiä, he pystyvät ymmärtämään paljon tarkemmin omaa kaukaista alkuperäämme.
Grenoblen observatorion (Ranska) ryhmän jäsen Anne-Marie Lagrange katsoo tulevaisuuteen: ”Löytömme edustaa ensimmäistä askelta kohti kokonaan uuden astrofysiikan alan avaamista: planeettajärjestelmien kuvantamista ja spektroskooppista tutkimusta. Tällaisten tutkimusten avulla tähtitieteilijät voivat karakterisoida jättiläismäisten ja lopulta maanpäällisten planeettojen fyysisen rakenteen ja kemiallisen koostumuksen. "
Seurannan havainnot
Kun otetaan huomioon infrapunavärit ja GPCC: lle käytettävissä olevat spektritiedot, evoluutiomallilaskelmat osoittavat 5 jupiterimassan planeetan, joka on noin 55 kertaa kauempana 2M1207: stä kuin Maa on auringosta (55 AU). Pinnan lämpötila näyttää olevan noin 10 kertaa kuumempi kuin Jupiter, noin 1000 ° C; tämä selitetään helposti energian määrällä, joka on vapautettava tämän nuoren esineen nykyisen supistumisnopeuden aikana (todellakin, paljon vanhempi jättiläinen planeetta Jupiter tuottaa edelleen energiaa sisätiloissaan).
Astronomit jatkavat nyt tutkimustaan vahvistaakseen tai kiistääkseen, ovatko he todella löytäneet eksoplaneetan. Seuraavien vuosien aikana he odottavat selvittävän epäilemättä, onko kohde todellakin kiertoradalla oleva ruskea kääpiö 2M1207-kiertorata, seuraamalla näiden kahden esineen liikkumista avaruuden läpi ja oppimaan, liikkuvatkö ne yhdessä. Ne mittaavat myös GPCC: n kirkkautta useilla aallonpituuksilla, ja spektrimittauksia voidaan yrittää.
Ei ole epäilystäkään siitä, että tulevat ohjelmat, jotka kuvaavat eksoplaneettoja lähellä olevien tähtien ympärillä, joko maapallolta erittäin suurilla teleskoopeilla, jotka on varustettu erityisesti suunnitelluilla adaptiivisilla optiikoilla, tai avaruudesta erityisillä planeetan etsimen teleskoopeilla, hyötyvät suuresti nykyisistä teknologisista saavutuksista.
Lisää tietoa
Tässä ESO: n lehdistötiedotteessa esitetyt tulokset perustuvat julkaisuun hyväksyttyyn tutkimuslehteen (”Giant Planet Candidate lähellä nuorta ruskeaa kääpiötä”, kirjoittanut G. Chauvin et al.), Joka ilmestyy pian johtavassa tutkimuslehdessä “ Tähtitiede ja astrofysiikka ”. Esipainatus on saatavana täältä.
Huomautuksia
[1]: Tämän lehdistötiedotteen antavat samanaikaisesti ESO ja CNRS (ranskaksi).
[2]: Joukkue koostuu Gael Chauvin ja Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange ja Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Ranska), Benjamin Zuckerman ja Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Ranska) ja Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, Yhdysvallat). Ryhmän amerikkalaiset jäsenet tunnustavat rahoituksen osittain NASA: n Astrobiologiainstituutista.
[3]: NACO-yksikkö (NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System ja CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) 8,2 m: n VLT Yepun-teleskoopilla Paranalilla tarjoaa kyvyn tuottaa diffraktiorajoitettuja lähellä-infrapunakuvia tähtitieteellisistä kohteista . Se havaitsee säteilyn tällä aallonpituusalueella N90C10-dikloorilla; 90 prosenttia vuosta siirretään aaltorintamaiseen anturiin ja 10 prosenttia läheiseen infrapunakameraan CONICA. Tämä tila on erityisen hyödyllinen punaisten ja erittäin vähämassisten tähtikuvien tai ali-ikäisten esineiden terävälle kuvaamiselle. Adaptiivisen optiikan korjaajan (NAOS) rakensivat ESO-sopimuksen nojalla Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) sekä LESIA ja GEPI laboratoriot Observatoire de Pariisi Ranskassa yhteistyössä ESO: n kanssa. CONICA-kameran rakensivat ESO-sopimuksen nojalla Max-Planck-Institut f? R Astronomie (MPIA) (Heidelberg) ja Max-Planck Institut ft r extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) Saksassa yhteistyössä. ESO: n kanssa.
[4]: Mitä eroa on pienellä ruskealla kääpiöllä ja eksoplaneetalla? Rajalinjaa näiden kahden välillä tutkitaan edelleen, mutta näyttää siltä, että ruskea kääpiöobjekti muodostuu samalla tavalla kuin tähdet, ts. Supistumalla tähtienvälisessä pilvessä, kun taas planeettoja muodostuu vakaissa ympyrätasoisissa levyissä tasosuunnitelmien tai levyn törmäyksen / lisääntymisen kautta epävakauteen. Tämä tarkoittaa, että ruskeat kääpiöt muodostuvat nopeammin (alle miljoona vuotta) kuin planeetat (~ 10 miljoonaa vuotta). Toinen tapa erottaa kahden tyyppiset esineet on massan avulla (koska tämä tapahtuu myös ruskeiden kääpiöiden ja tähtien välillä): (jättiläinen) planeetat ovat kevyempiä kuin noin 13 jupiterimassaa (kriittinen massa, joka tarvitaan deuteriumfuusion syttymiseen), ruskeat kääpiöt ovat raskaampia. Valitettavasti ensimmäistä määritelmää ei voida käyttää käytännössä, esim. Kun havaitaan heikko kumppani, kuten tässä tapauksessa, koska havainnot eivät tarjoa tietoa tavasta, jolla kohde muodostettiin. Päinvastoin, yllä oleva massakriteeri on hyödyllinen siinä mielessä, että heikon kohteen spektroskopia ja astrometria yhdessä asianmukaisten evoluutiomallien kanssa voivat paljastaa kohteen massan ja siten kohteen luonteen.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
