A csillagászok nemzetközi csoportja által készített kutatási cikk [2] megalapozott érveket támaszt a támogatással, ám a végleges válasz most további megfigyelésekre vár.
Az elmúlt években többször is a csillagászati képek halvány tárgyakat derített fel, amelyeket sokkal világosabb csillagok közelében láttak. Ezek némelyikét úgy gondolják, hogy az exoplanetek körül keringnek, de további vizsgálatok után egyikük sem állhatta ki az igazi próbát. Egyesek gyenge csillag társaknak bizonyultak, mások teljesen független háttércsillagoknak. Lehet, hogy ez más is.
Ez az év áprilisában az európai és amerikai csillagászok egy halvány és nagyon vörös fénypontot észleltek egy nagyon közel álló (0,8 ívsebességi szögtávolságon) egy barna törpe tárgyat, amelyet 2MASSWJ1207334-393254-nek jelöltek. Más néven „2M1207” néven ismert, ez egy „meghibásodott csillag”, azaz olyan test, amely túl kicsi ahhoz, hogy a nagyobb atomfúziós folyamatok belsejében meggyulladjanak, és összehúzódással energiát termeljenek. A TW Hydrae csillagszövetség tagja, körülbelül 230 fényév távolságban. A felfedezést az adaptív optika által támogatott NACO létesítménnyel [3] végezték el az ESO Paranal Observatory (Chile) 8,2 m-es VLT Yepun teleszkópján.
Az ingatag tárgy több mint százszor gyengébb, mint a 2M1207, és közel-infravörös spektrumát a NACO nagy erőfeszítésekkel 2004 júniusában kapta meg, a nagy teljesítményű létesítmény műszaki határánál. Ez a spektrum a vízmolekulák aláírását mutatja és megerősíti, hogy az objektumnak viszonylag kicsinek és könnyűnek kell lennie.
A rendelkezésre álló megfigyelések egyike sem ellentmond annak, hogy ez egy exoplanet lehet a 2M1207 körüli pályán. Az infravörös színeket és a spektrális adatokat figyelembe véve, az evolúciós modell számításai egy 5 jupiter tömegű bolygóra mutatnak a pályán, a 2M1207 körül. Ennek ellenére még nem tesznek lehetővé egyértelmű döntést ezen érdekes tárgy valódi természetéről. Így a csillagászok „óriási bolygó jelölt társának (GPCC)” hivatkoznak rá [4].
Megfigyeléseket fogunk végezni annak megállapítására, hogy a GPCC égében történő mozgása kompatibilis-e a 2M1207 körüli körüli bolygó mozgásával. Ennek leginkább 1-2 éven belül kell nyilvánvalóvá válnia.
Csak egy fényes folt
1998 és az európai és amerikai csillagászok egy csoportja [2] tanulmányozza a fiatal, közeli „csillagszövetségek”, vagyis a nagyrészt fiatal csillagokból álló nagy konglomerátumok, valamint a por- és gázfelhők környezetét, amelyekből nemrég alakultak ki.
A csillagok ezekben az asszociációkban ideális célokat jelentenek a sztárszínű társak (bolygók vagy barna törpe objektumok) közvetlen képalkotására. A csapat vezetõje, az ESO csillagász, Gael Chauvin megjegyzi, hogy „bármilyen jellegûek is, a sztteláris tárgyak sokkal melegebbek és fényesebbek, amikor fiatalok - több tízmillió éves - és ennélfogva könnyebben észlelhetõk, mint a hasonló tömegû idõsebb tárgyak”.
A csoport különös figyelmet fordított a TW Hydrae Egyesület kutatására. A Hydra csillagkép irányában található (a víz-kígyó) mélyen a déli égbolton, körülbelül 230 fényév távolságban. Erre a célra a NACO létesítményt [3] használták a 8,2 m-es VLT Yepun teleszkópnál, amely az ESO Paranal Observatory észak-chilei négy óriás távcsője közül az egyik. A műszer adaptív optika (AO) legyőzi a légköri turbulencia által kiváltott torzítást, rendkívül éles közeli infravörös képeket hozva létre. Az infravörös hullámfront érzékelő elengedhetetlen eleme volt az AO rendszernek ezen megfigyelések sikeréhez. Ez az egyedülálló eszköz érzékeli a közeli infravörös kép deformációját, azaz olyan hullámhossz-tartományban, ahol az olyan objektumok, mint a 2M1207 (lásd alább) sokkal világosabb, mint a látható tartományban.
A TW Hydrae Egyesület egy csillagot tartalmaz egy keringő barna törpék társával, a Jupiter tömegének körülbelül 20-szorosa, és négy csillagot poros proto-bolygókorongok körül. A barna törpe tárgyak „meghibásodott csillagok”, azaz olyan testek, amelyek túl kicsi ahhoz, hogy a nukleáris folyamatok belsejében meggyulladjanak, és összehúzódással energiát termeljenek. Szinte nem bocsátanak ki látható fényt. Mint a Nap és a Naprendszer óriási bolygói, ezek is elsősorban hidrogénből állnak, talán kavargó felhőszalagokkal.
A különféle optikai szűrőkön keresztül végzett expozíciós sorozaton a csillagászok apró vörös fényfoltot fedeztek fel, mindössze 0,8 ívsebességgel a TW Hydrae Association barna-törpe objektumától, a 2MASSWJ1207334-393254-től, vagy csak a „2M1207” -ért, vö. PR fénykép 26a / 04. A gyenge kép több mint százszor gyengébb, mint a 2M1207 kép. "Ha ezeket a képeket adaptív optika nélkül lett volna megszerezve, akkor ezt a tárgyat nem láthatták volna" - mondja Gael Chauvin.
Christophe Dumas, a csapat egy másik tagja, lelkes: „Hihetetlen volt, hogy ezt a halvány fényforrást valós időben látta a műszer kijelzőjén. Noha biztosan sokkal nagyobb, mint egy földi méretű objektum, furcsa érzés, hogy valószínűleg ez az első bolygórendszer, amely a saját valaha is megtekintett képein túl van. ”
Exoplanet vagy barna törpe?
Milyen jellegű ez a halvány tárgy [4]? Lehet-e exoplanet az orbitális pályán annak a fiatal barna törpenek a tárgya körül, körülbelül 8 250 millió kilométer távolságra (körülbelül kétszerese a Nap és Neptunusz közötti távolságnak)?
"Ha a 2M1207 jelölt társa valóban egy bolygó, akkor ez lenne az első alkalom, amikor egy gravitációhoz kötött exoplanetot egy csillag vagy egy barna törpe körül ábrázolnának" - mondja Benjamin Zuckerman, az UCLA, a csapat tagja és a NASA asztrológiája is. Intézet.
Magasszögű felbontású spektroszkópiával a NACO létesítménnyel a csoport megerősítette ennek az objektumnak a sztárszínű állapotát - amelyet most „Giant Planet Candidate Companion (GPCC)” -nek hívnak - azáltal, hogy meghatározza a légkörben a széles vízsáv-abszorpciókat, vö. . PR fénykép 26b / 04.
Egy fiatal és forró bolygó spektruma - amint lehet a GPCC is - nagyban hasonlít egy idős és masszív tárgyhoz, például egy barna törpehez. Ha azonban néhány tízmillió év után lehűl, egy ilyen objektum egy hatalmas gáznemű bolygó spektrális aláírását fogja mutatni, mint például a saját Naprendszerünkben.
Noha a GPCC spektruma gyengesége miatt meglehetősen „zajos”, a csapat képes volt hozzárendelni egy spektrális jellemzést, amely kizárja a lehetséges szennyeződést extra galaktikus objektumokkal vagy késői típusú hűvös csillagokkal, amelyek abnormális infravörös többlettel rendelkeznek, és amelyek a barna törpe.
Az összes lehetőség nagyon körültekintő tanulmányozása után a csoport megállapította, hogy bár ez statisztikailag valószínűtlen, valószínűleg nem zárható ki annak a lehetősége, hogy ez az objektum idősebb és masszívabb, előtérben vagy hátterű, hűvös barna törpe lehet. A kapcsolódó részletes elemzés megtalálható a kapott kutatási cikkben, amelyet elfogadtak az Astronomy & Astrophysics európai folyóiratban való közzétételhez (lásd alább).
Következmények
A 2M1207 barna törpe körülbelül Jupiter tömegének kb. 25-szerese, tehát körülbelül 42-szer könnyebb, mint a Nap. A TW Hydrae Egyesület tagjaként körülbelül nyolc millió éves.
Mivel naprendszerünk 4600 millió éves, ezért nincs mód közvetlenül megmérni, hogy a Föld és más bolygók miként alakultak a Nap kialakulását követő első tízmillió évben. De ha a csillagászok megvizsgálhatják a fiatal csillagok környékét, amelyek ma már csak tízmillió évesek, akkor a most kialakuló bolygórendszerek sokféle tanúságának megfigyelésével képesek lesznek sokkal pontosabban megérteni saját távoli eredetünket.
Anne-Marie Lagrange, a Grenoble Observatory (Franciaország) csoportjának tagja a jövő felé néz: „Felfedezésünk az első lépés egy teljesen új terület megnyitása felé az asztrofizikában: a bolygórendszerek képalkotó és spektroszkópos vizsgálata. Az ilyen tanulmányok lehetővé teszik a csillagászoknak az óriás és végül a földi szerű bolygók fizikai szerkezetének és kémiai összetételének jellemzését. "
Követési megfigyelések
Figyelembe véve az infravörös színeket és a GPCC-hez rendelkezésre álló spektrumadatokat, az evolúciós modell számításai egy 5 jupiter tömegű bolygóra mutatnak, amely körülbelül 55-szer nagyobb távolságra van a 2M1207-től, mint a Föld a Naptól (55 AU). A felületi hőmérséklet körülbelül 10-szer melegebb, mint a Jupiter, körülbelül 1000 ° C; ezt könnyen meg lehet magyarázni azzal az energiamennyiséggel, amelyet fel kell szabadulni ennek a fiatal tárgynak a jelenlegi összehúzódási sebessége alatt (valójában a Jupiter sokkal idősebb óriási bolygó még mindig termel energiát a belső részében).
A csillagászok tovább folytatják kutatásaikat annak megerősítésére vagy tagadására, hogy valóban felfedezték-e egy exoplanetot. Az elkövetkező néhány évben arra számítanak, hogy kétség nélkül meg tudják állapítani, vajon az objektum valóban egy bolygó, amely pályára áll a barna törpe 2M1207 körül -, figyelemmel kísérve, hogyan mozognak a két tárgy az űrben, és megtanulják, hogy együtt mozognak-e. Mérni fogják a GPCC fényerejét is több hullámhosszon, és további spektrális megfigyeléseket lehet megpróbálni.
Nem kétséges, hogy a közelben lévő csillagok környékén az exoplanetek ábrázolására irányuló jövőbeni programok - akár a földről, akár rendkívül nagy, speciálisan adaptív optikával felszerelt távcsövekkel, vagy akár az űrből - speciális bolygókereső-távcsövekkel - nagyban profitálnak a jelenlegi technológiai eredményekből.
Több információ
Az ebben az ESO sajtóközleményben bemutatott eredmények egy kutatási dokumentumon (G. Chauvin et al., „Egy hatalmas bolygójelölt egy fiatal barna törpe közelében”) alapulnak, amelyet elfogadtak közzétételre és hamarosan megjelennek a vezető kutatási folyóiratban. Csillagászat és asztrofizika ”. Előzetes nyomtatás érhető el itt.
Megjegyzések
[1]: Ezt a sajtóközleményt az ESO és a CNRS egyszerre adják ki (francia nyelven).
[2]: A csapat tagjai: Gael Chauvin és Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange és Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Franciaország), Benjamin Zuckerman és Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Franciaország) és Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). A csapat amerikai tagjai részben elismerik a NASA Astrobiológiai Intézetének finanszírozását.
[3]: A NACO létesítmény (a NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System és a CONICA / közeli infravörös képalkotó és spektrográfból) a Paranalon lévő 8,2 m-es VLT Yepun teleszkópban lehetőséget nyújt csillagászati objektumok diffrakciós korlátozott közeli infravörös képeinek előállítására. . Az N90C10 dikroikus vonallal érzékeli a sugárzást ebben a hullámhossz-tartományban; A fluxus 90% -át a hullámfront érzékelőre, 10% -át a közeli infravörös kamerára, a CONICA-ra továbbítják. Ez az üzemmód különösen hasznos vörös és nagyon kis tömegű csillagok vagy szubtellaris objektumok éles képalkotására. Az adaptív optikai korrektort (NAOS) ESO-szerződés alapján építették ki a National NationalEtudes et Recherches A? Rospatiales (ONERA), a Grenoble d'Astrophysique Laboratory (LAOG), valamint a Observatoire de LESIA és GEPI laboratóriumai. Párizs Franciaországban, az ESO-val együttműködve. A CONICA kamerát egy ESO-szerződés alapján a Max-Planck-Institut fraser Astronomie (MPIA) (Heidelberg) és a Max-Planck-intézet extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) készítette Németországban, együttműködésben. az ESO-val.
[4]: Mi a különbség a kis barna törpe és az exoplanet között? A kettő közötti határvonalat még vizsgálják, de úgy tűnik, hogy a barna törpe objektum ugyanúgy alakul ki, mint a csillagok, vagyis csillagközi felhőben összehúzódik, miközben a bolygók stabil körkörös tárcsákban alakulnak ki, síkok és kerekek ütközésén / felhalmozódásán keresztül instabilitás. Ez azt sugallja, hogy a barna törpe gyorsabban (kevesebb mint 1 millió év alatt) képződik, mint a bolygók (~ 10 millió év). A kétféle tárgy elválasztásának másik módja a tömeg (mivel ezt a barna törpék és a csillagok között is megtörténik): (az óriási) bolygók könnyebbek, mint körülbelül 13 jupiter tömeg (a deutérium-fúzió meggyújtásához szükséges kritikus tömeg), barna törpék nehezebbek. Sajnos az első meghatározást nem lehet a gyakorlatban használni, például egy halk társ észlelésekor, mint a jelen esetben, mivel a megfigyelések nem adnak információt az objektum kialakításának módjáról. Éppen ellenkezőleg, a fenti tömegkritérium abban az értelemben hasznos, hogy egy halvány tárgy spektroszkópiája és asztrometriája a megfelelő evolúciós modellekkel felfedheti a tárgy tömegét és ezáltal a tárgy természetét.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
