Kuvaluotto: ESO
Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on mitannut ensimmäistä kertaa ultraviileän tähden ja sen seuralaisen ruskean kääpiön massan käyttämällä ESOn erittäin suurta teleskooppia Paranalissa ja maa- ja avaruudessa käytettävien teleskooppien sarjaa neljä vuotta kestäneessä tutkimuksessa. . Kaksi tähteä muodostavat binaarisen järjestelmän ja kiertävät toisiaan noin 10 vuodessa.
Ryhmä sai korkearesoluutioisia lähi-infrapunakuvia; Maassa he hävisivät maan ilmakehän hämärtyvän vaikutuksen adaptiivisella optiikkatekniikalla. Määrittämällä tarkasti taivaalle projisoidun kiertoradan, tähtitieteilijät pystyivät mittaamaan tähtijen kokonaismassaa. Lisätiedot ja vertailu tähtimalleihin tuottavat sitten kunkin komponentin massan.
Kahden tähden raskaimman massan massa on noin 8,5% Auringon massasta, ja sen ruskea kääpiökumppani on vielä kevyempi, vain 6% aurinkomassasta. Molemmat esineet ovat suhteellisen nuoria ja ikä on noin 500-1 000 miljoonaa vuotta.
Nämä havainnot edustavat ratkaisevaa askelta kohti vielä puuttuvaa tähtien evoluutiomallien kalibrointia erittäin pienen massan tähtiä varten.
Puhelinnumero tähti
Vaikka tähtitieteilijät ovat löytäneet useita satoja erittäin alhaisen massan tähtiä ja ruskeita kääpiöitä, näiden äärimmäisten esineiden perusominaisuuksia, kuten massoja ja pintalämpötiloja, ei vieläkään tunneta. Kosmisessa eläintarhassa nämä erittäin viileät tähdet edustavat luokkaa välituoteobjekteja jättiläisten planeettojen - kuten Jupiterin - ja "normaalien" tähtijen välillä, jotka eivät ole niin massiivisia kuin aurinkomme, ja siksi niiden ymmärtäminen on ensiarvoisen tärkeää tähtien astrofysiikan kentälle. .
Näiden erittäin viileiden tähtien ongelmana on, että päinvastoin kuin normaalit tähdet, jotka polttavat vetyä keskeisessä ytimessään, tähden valoisuuden ja sen massan välillä ei ole ainutlaatuista suhdetta. Todellakin, erittäin viileiden kääpiötähtien vaaleudet ja pintalämpötilat riippuvat sekä niiden iästä että massasta. Vanhemmalla, hiukan massiivisemmalla erittäin viileällä kääpiöllä voi siten olla täsmälleen sama lämpötila kuin nuoremmalla, vähemmän massiivisella.
Siksi modernin astrofysiikan perimmäisenä tavoitteena on saada itsenäisesti erittäin viileän kääpiötähden massat. Tämä on periaatteessa mahdollista tutkimalla sellaisia objekteja, jotka ovat binaarijärjestelmän jäseniä.
Juuri tämä on se, mitä kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on nyt tehnyt neljä vuotta kestäneessä tutkimuksessa binaarisesta tähtijärjestelmästä, jolla on erittäin viileä kääpiötähti, käyttämällä lukuisia parhaita teleskooppilaitteita, mukaan lukien ESOn erittäin suuri teleskooppi, sekä Keck Minä ja Gemini North Havaijilla ja myös Hubble-avaruusteleskooppi. Tämä järjestelmä - puhelinnumerolla 2MASSW J0746425 + 2000321 - sijaitsee 40 valovuoden etäisyydellä.
Tähtitieteilijät käyttivät korkea-kulmaresoluutiokuvausta nähdäkseen molemmat tähdet binaarisessa järjestelmässä ja mitata niiden liikettä neljän vuoden aikana. Tämä on kuitenkin helpommin sanottavaa kuin tehty, koska taivaan etäisyys kahden tähden välillä on melko pieni: välillä 0,13 - 0,22 kaarisekuntia. Tämä vastaa yhden euron kolikon kokoa nähtynä noin 25 km: n etäisyydeltä.
Tämä etäisyys on niin pieni, että normaalisti ei ole mahdollista erottaa kahta tähteä ilmakehän turbulenssin hämärtyvän vaikutuksen (”näkeminen”) takia. Siksi on tarpeen käyttää adaptiivisen optiikan tekniikkaa. Tämä upea menetelmä perustuu kuvanlaadun mittaamiseen reaaliajassa ja vastaavien korjaavien signaalien lähettämiseen jopa 100 kertaa sekunnissa pieneen muodonmuutospeiliin, joka sijaitsee ilmaisimen edessä. Kun peili muuttaa jatkuvasti muotoaan, turbulenssin häiritsevä vaikutus neutraloituu. VLT: ssä sovelletulla tekniikalla on saatu aikaan kuvia, jotka ovat ainakin kymmenen kertaa terävämpiä kuin "näkeminen" ja jotka siksi esittävät havaittuissa kohteissa paljon enemmän yksityiskohtia.
Erittäin suurella kaukoputkella tähtitieteilijät käyttivät huipputeknisesti mukautuvaa optista NACO-instrumenttia. Sanoo Herv? Bouy, tässä kuvattuja tuloksia esittelevän tutkimuksen pääkirjailija: “NACO tarjoaa mahdollisuuden työskennellä infrapunassa ja soveltuu siksi ihanteellisesti ultraviileiden tähtijen, jotka säteilevät suurimman osan valostaan tällä aallonpituusalueella, tutkimiseen. Yhdistelmällä NACO: n ja VLT: n korkea hyötysuhde ja Paranalissa vallitsevat erinomaiset ilmakehän olosuhteet, pystyimme saavuttamaan erittäin terävät kuvat tästä binaarisesta tähtijärjestelmästä, melkein yhtä hyvä kuin teleskooppi sijaitsisi avaruudessa. ”
Erittäin viileä ja ruokavaliossa
Neljän vuoden pituisen tutkimuksensa aikana mitattiin binaarijärjestelmän kahden komponentin seitsemän erilaista suhteellista asemaa ja Herv? Bouy ja hänen työtoverinsa pystyivät määrittämään täsmällisesti tähtien kiertoradat. He huomaavat, että kaksi tähteä kääntyvät toistensa ympärille kerran kymmenessä vuodessa ja että niiden fyysinen etäisyys on vain 2,5 kertaa maapallon etäisyys auringosta - kuten tähtitieteilijät sanovat, 2,5 tähtitieteellistä yksikköä. Tällöin on kepler-lakien avulla helppo laskea järjestelmän kokonaismassa. Saatu arvo on alle 15% auringon massasta.
Tähtitieteilijät käyttivät sitten kunkin tähden fotometrisiä tietoja, jotka oli saatu useilla aaltoalueilla, samoin kuin Hubble-avaruusteleskoopilla saatuja spektrit tutkia näitä kahta kohdetta yksityiskohtaisemmin. Lyon Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon -ryhmän uusimpia tähtimalleja käyttämällä he havaitsivat, että molemmilla tähtiillä on suunnilleen sama pintalämpötila, noin 1500 ° C (1800 K). Tähdelle tämä on todella viileä - verrattuna auringon pinnan lämpötila on yli kolme kertaa korkeampi.
Ryhmä havaitsi teoreettisia malleja käyttämällä myös, että kaksi tähteä ovat melko nuoria (astrofysiikan kannalta) - heidän ikä on vain 500–1 000 miljoonaa vuotta. Näistä kahdesta massiivisemmalla on massa välillä 7,5 - 9,5% auringon massasta, kun taas seuralaisensa massa on välillä 5 - 7% auringon massasta.
Esineitä, jotka painavat alle noin 7% aurinkoomme, on kutsuttu eri tavoin ”ruskeiksi kääpiöiksi”, “epäonnistuneiksi tähtiin” tai “superplaneeteiksi”. Itse asiassa, koska niiden sisäpuolella ei ole jatkuvaa energiantuotantoa lämpöydinreaktioiden avulla, monet niiden ominaisuuksista ovat samankaltaisempia kuin oman aurinkokunnan, kuten Jupiterin, jättiläinen kaasuplaneetta, kuin Auringon kaltaisilla tähtiillä.
Järjestelmä 2MASSW J0746425 + 2000321 koostuu siis ilmeisesti ruskeasta kääpiöstä, joka kiertää hiukan massiivisempaa erittäin viileää kääpiötähteä. Se on tosi “Rosetta-kivi” uudessa pienmassallisen tähtitieteen fysiikan kentässä, ja jatkotutkimukset tarjoavat varmasti arvokkaampaa tietoa näistä esineistä tähti- ja planeettavälien välisellä siirtymäalueella.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
