Sen jälkeen kun vuonna 1995 löydettiin ensimmäinen planeetta, joka kiertää muuta kuin normaalia tähteä kuin aurinko, nyt tunnetaan yli 150 ehdokasta näistä ns. Eksoplaneetoista. Suurin osa niistä havaitaan epäsuorilla menetelmillä, jotka perustuvat joko säteittäisnopeuden variaatioihin tai tähden himmenemiseen, kun planeetta kulkee sen edessä (katso ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 ja ESO PR 22/04 ).
Tähtitieteilijät mieluummin kuitenkin saavat suoran kuvan eksoplaneetasta, jotta he voisivat paremmin luonnehtia esineen fyysistä luonnetta. Tämä on erittäin vaikea tehtävä, koska planeetta on yleensä piilotettu isäntähtään "häikäisyyn".
Osittain voittaaksesi tämän ongelman, tähtitieteilijät tutkivat hyvin nuoria esineitä. Tosiasiassa, tähtitaivaiset esineet ovat paljon kuumempia ja kirkkaampia, kun ne ovat nuoria, ja siksi ne voidaan havaita helpommin kuin vanhemmat, saman massan kohteet.
Tähän lähestymistapaan perustuen saattaa olla hyvä, että viime vuonna havaittu heikko valonpiste nuoren ruskean kääpiön 2M1207 vieressä kansainvälisen tähtitieteilijöiden ryhmän avulla käyttämällä ESO: n erittäin suurta teleskooppia (ESO PR 23/04) on kauan toivottu. vilpittömässä mielessä oleva kuva eksoplaneetasta. Äskettäinen raportti, joka perustuu Hubble-avaruusteleskoopin tietoihin, näyttää vahvistavan tämän tuloksen. Vielä tuoreemmat havainnot, jotka on tehty Spitzer-avaruusteleskoopilla, kahden aikaisemmin havaitun ”kuuman Jupiterin” planeetan lämpimien infrapunavalojen kanssa, on toinen mielenkiintoinen tulos tässä yhteydessä. Tämä joukko uusia tuloksia, jotka on saatu muutaman kuukauden kuluessa, kuvaa täydellisesti tämän tutkimusalan dynaamisuutta.
Pieni seuralainen
Nyt erilainen tähtitieteilijöiden joukkue [1] on tehnyt mahdollisesti uuden tärkeän läpimurtonsa tällä alalla löytämällä pienen seuralaisen nuorelle tähdelle. Useiden vuosien ajan nämä tutkijat ovat etsineet planeettoja ja pienipainoisia esineitä, etenkin niiden muodostumisprosessissa vielä olevien tähtiä - ns. T-Tauri-tähtiä - käyttämällä sekä suoraa kuvantamista että radiaalinopeuden tekniikoita. Yksi heidän luettelossaan olevista esineistä on GQ Lupi, nuori T-Tauri-tähti, joka sijaitsee Lupus I (Susi) -pilvessä, tähtien muodostumisalueella noin 400 tai 500 valovuoden päässä. Tähti GQ Lupi on ilmeisesti hyvin nuori esine, jota silti ympäröi levy ja jonka ikä on 100 000 - 2 miljoonaa vuotta.
Astronomit havaitsivat GQ Lupin 25. kesäkuuta 2004 adaptiivisella optisella instrumentilla NACO, joka oli kiinnitetty Yepuniin, Cerro Paranalin (Chile) yläpuolella sijaitsevan erittäin suuren teleskoopin neljänteen 8,2 m: n yksikköteleskooppiin. Laitteen mukautuva optiikka (AO) voittaa ilmakehän turbulenssin aiheuttamat vääristymät tuottaen erittäin teräviä lähi-infrapunakuvia.
Kuten ESO PR Photo 10a / 05 osoittaa, NACO-valotussarja paljastaa selvästi pienen seuralaisen, joka sijaitsee tähden välittömässä läheisyydessä. Tämä vastikään löydetty objekti on vain 0,7 kaarisekunnin päässä, ja se olisi jätetty huomiotta käyttämättä NACO: n adaptiivisia optiikkaominaisuuksia.
GQ Lupin etäisyydellä tähden ja sen heikon seuralaisen välinen etäisyys on noin 100 tähtitieteellistä yksikköä (tai 100 kertaa auringon ja maan välinen etäisyys). Tämä on karkeasti 2,5-kertainen etäisyys Pluuton ja auringon välillä.
Seuralainen, nimeltään GQ Lupi B tai GQ Lupi b [2], on karkeasti 250 kertaa vaaleampi kuin GQ Lupi A, kuten tästä kuvasarjasta nähdään. Muut NACO: lla elokuussa ja syyskuussa saadut kuvat vahvistivat tämän seuralaisen läsnäolon ja aseman.
Siirtyminen samaan suuntaan
Tähtitieteilijät paljastivat sitten, että tähti oli aikaisemmin havaittu Subarun kaukoputken ja Hubble-avaruusteleskoopin avulla. He hakivat vastaavat kuvat näiden laitteiden tietoarkistoista analysointia varten.
Myös vanhemmat, heinäkuussa 2002 ja huhtikuussa 1999 otetut kuvat osoittivat seuralaisen läsnäolon, mikä antoi tähtitieteilijöille mahdollisuuden mitata tarkasti kahden esineen sijainti usean vuoden ajan. Tämä puolestaan antoi heidän päättää, liikkuvatko tähdet yhdessä taivaalla - kuten pitäisi odottaa, jos ne ovat painovoimaisesti sidottuja toisiinsa - vai jos pienempi esine on vain taustakohde, vain sattumanvaraisesti kohdistettu.
Mittauksistaan astronomit havaitsivat, että kahden esineen välinen etäisyys ei muuttunut havaintojen kattaman viiden vuoden ajanjakson aikana (katso ESO PR Photo 10b / 05). Tutkijoille tämä on selvä todiste siitä, että molemmat esineet liikkuvat samaan suuntaan taivaalla. "Jos heikko esine olisi taustaobjekti", sanoo Jenan yliopiston (Saksa) käyttäjä ja ryhmänjohtaja Ralph Neuh? - näemme eron muutoksen, kun GQ Lup liikkuu taivaalla. Vuodesta 1999 vuoteen 2004 erotus olisi muuttunut 0,15 kaarisekunnilla, kun taas olemme varmoja, että muutos on vähintään 20 kertaa pienempi. "
Exoplanet tai ruskea kääpiö?
Äskettäin löydetyn objektin fyysisen luonteen koettamiseksi edelleen, tähtitieteilijät käyttivät NACO: ta VLT: llä spektrisarjan ottamiseksi. Ne osoittivat erittäin viileän esineen tyypillisen allekirjoituksen, erityisesti veden ja CO-vyöhykkeiden läsnäolon. Infrapunavärit ja käytettävissä olevat spektritiedot huomioon ottaen ilmakehän mallin laskelmat osoittavat lämpötilan välillä 1600 - 2500 astetta ja säteen, joka on kaksi kertaa suurempi kuin Jupiter (ks. PR Photo 10c / 05). Tämän mukaan GQ Lupi B on siis kylmä ja melko pieni esine.
Mutta mikä on tämän heikon esineen luonne? Onko se vilpitön eksoplaneetta tai onko se ruskea kääpiö, ne ”epäonnistuneet” tähdet, jotka eivät ole riittävän massiivisia tuottamaan keskitetysti suuria ydinreaktioita? Vaikka näiden kahden välinen raja on edelleen keskustelun aihe, yksi tapa erottaa nämä kaksi on niiden massan perusteella (kuten tämä tehdään myös ruskeiden kääpiöiden ja tähtien välillä): (jättiläinen) planeetat ovat kevyempiä kuin noin 13 Jupiterimassaa ( deuteriumfuusion sytyttämiseksi tarvittava kriittinen massa), ruskeat kääpiöt ovat raskaampia.
Entä GQ Lupi b?
Valitettavasti uudet havainnot eivät tarjoa suoraa arviota kohteen massasta. Tähtitieteilijöiden on siis luotettava vertailuun tällaisten esineiden teoreettisiin malleihin. Mutta tämä ei ole niin helppoa kuin miltä se kuulostaa. Jos GQ Lupi A ja B muodostuvat samanaikaisesti, kuten tähtitieteilijät yleensä hyväksyvät, vastikään löydetty esine on hyvin nuori. Ongelmana on, että niin hyvin nuorille kohteille perinteisiä teoreettisia malleja ei todennäköisesti voida soveltaa. Jos niitä kuitenkin käytetään, ne tarjoavat arvio esineen massasta, joka on välillä 3 - 42 Jupiter-massaa, ts. Joka kattaa sekä planeetan että ruskean kääpiön domeenit.
Nämä ruskean kääpiön ja planeetan muodostumisen varhaiset vaiheet ovat käytännössä tuntematon alue malleille. Kaasupilvien varhaisen romahtamisen mallintaminen on erittäin vaikeaa, kun otetaan huomioon olosuhteet muodostuvan perustähteen ympärillä. Yksi mallisarja, joka on erityisesti räätälöity hyvin nuorten esineiden mallintamiseksi, tarjoaa massat niinkin pienet kuin yksi tai kaksi Jupiter-massaa. Mutta kuten Ralph Neuh? -Käyttäjä huomauttaa, "nämä uudet mallit on vielä kalibroitava, ennen kuin tällaisten seuralaisten massa voidaan määrittää varmasti".
Tähtitieteilijät korostavat myös, että heidän VLT / NACO-spektriensä ja Hampurin yliopiston (Saksa) tekijän Peter Hauschildtin teoreettisten mallien vertailun perusteella he päättelevät, että paras sopivuus saavutetaan kohteelle, jolla on suunnilleen 2 Jupiterin säde. ja 2 Jupiter-massaa. Jos tämä tulos pätee, GQ Lupi b olisi siten nuorin ja kevyin eksoplaneetta, joka on kuvattu.
Lisähavaintoja tarvitaan vielä GQ Lupi B: n luonteen täsmällisen määrittämiseksi. Jos nämä kaksi objektia todellakin ovat sitoutuneet, pienin esine tarvitsee yli 1000 vuotta täyttääkseen kiertoradan isäntähtäänsa. Tämä on tietysti liian kauan odottaa, mutta kiertoradan liikkeen vaikutus saattaa olla havaittavissa - pienenä muutoksena kahden esineen välisessä etäisyydessä - muutamassa vuodessa. Siksi ryhmä aikoo suorittaa säännölliset havainnot tästä esineestä käyttämällä NACO: ta VLT: ssä tämän liikkeen havaitsemiseksi. Ei ole epäilystäkään siitä, että tällä välin teoreettisella puolella edistytään edelleen ja että tällä alalla tehdään monia sensaatiomaisia löytöjä.
Lisää tietoa
Tässä ESO: n lehdistötiedotteessa esitelty tutkimus julkaistaan kirjeessä toimittajalle, jonka Astronomy and Astrophysics on hyväksynyt julkaisemiseen (”Todisteet GQ Lupin samanaikaisesti liikkuvasta sub-tähtikappaleesta”, R. Neuh? Käyttäjä et al.) Ja saatavana PDF-muodossa osoitteessa http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Merkintä
[1]: Joukkue koostuu Ralph Neuh: n käyttäjästä, Gnther Wuchterlista, Markus Mugrauerista ja Ana Bedalovista (Jenan yliopisto, Saksa), Eike Guentherista (Thingeri Landessternwarte Tautenburg, Saksa) ja Peter Hauschildtista (Hampurilainen). Sternwarte, Saksa).
[2]: Tähtitieteellisessä kirjallisuudessa yleissopimus on, että suurten kirjaimien kirjoitetaan usean järjestelmän jäsenille, mutta pienille kirjaimille planeetoille. Jos GQ Lupi A: n kumppaniksi osoittautuu planeetta, sitä kutsutaan GQ Lupi b: ksi, vaikka se olisi ruskea kääpiö, se tunnistettaisiin GQ lupi B: ksi. Nykyisen epävarmuuden vuoksi olemme siksi käyttäneet molempia nimellisarvoja. kuten tässä alkuperäisessä tieteellisessä julkaisussa.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
