Azóta, hogy 1995-ben felfedezték a Napon kívüli normál csillagot keringő első bolygót, manapság több mint 150 jelölt van ezeknek az úgynevezett exoplaneteknek. Ezek többségét közvetett módszerekkel detektálják, akár a sugársebesség változásain, akár a csillag tompításán alapulnak, amikor a bolygó előtte halad (lásd ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 és ESO PR 22/04 ).
A csillagászok azonban inkább egy közvetlen képet szeretnének szerezni egy exoplanetról, lehetővé téve számukra, hogy jobban jellemzik az objektum fizikai természetét. Ez rendkívül nehéz feladat, mivel a bolygó általában rejtett a fogadó csillag „tükröződésében”.
A probléma részleges leküzdése érdekében a csillagászok nagyon fiatal tárgyakat vizsgálnak. Valójában a szubtelláris tárgyak sokkal melegebbek és fényesebbek fiatalkorban, ezért könnyebben észlelhetők, mint a hasonló tömegű idősebb objektumok.
E megközelítés alapján valószínűleg az lenne, hogy a csillagászok egy nemzetközi csillagászcsoportja által az ESO nagyon nagy távcsövet (ESO PR 23/04) használó, kis csillagászok által a fiatal barna törpe 2M1207 mellett észrevehető gyenge fényfoltot tavaly észleltek egy egzoplanet jóhiszemű képe. A Hubble Űrtávcső adataira alapozott nemrégiben készült jelentés megerősíti ezt az eredményt. A Spitzer Űrtávcsővel végzett, még korábban észlelt két korábban detektált „forró Jupiter” bolygó meleg infravörös fényének megfigyelései ebben az összefüggésben egy másik érdekes eredmény. A néhány hónap alatt elért új eredmények gazdag példája e kutatási terület dinamikájának.
Apró társ
Most egy másik csillagászcsoport [1] valószínűleg újabb fontos áttörést hajtott végre ezen a területen azáltal, hogy kicsi társát talált egy fiatal csillaghoz. Ezek a tudósok évek óta kutatást végeztek bolygók és kis tömegű tárgyak - különösen a kialakulásukban még mindig a csillagok - úgynevezett T-Tauri csillagok - körül, a közvetlen képalkotó és a sugársebesség-technikák felhasználásával. A listájuk egyik tárgya a GQ Lupi, egy fiatal T-Tauri csillag, amely a Lupus I. (Farkas) felhőben található, egy csillagképződés régiójában, amely körülbelül 400 vagy 500 fényévnyire van. A GQ Lupi csillag látszólag egy nagyon fiatal tárgy, amelyet még mindig egy lemez vesz körül, 100 000 és 2 millió év között.
A csillagászok megfigyelték a GQ Lupit 2004. június 25-én a NACO adaptív optikai műszerrel, amely a Yepunhoz volt csatlakoztatva, a nagyon nagy teleszkóp negyedik, 8,2 m hosszú távcsövével, a Cerro Paranal tetején (Chile). A műszer adaptív optika (AO) legyőzi a légköri turbulencia által kiváltott torzítást, rendkívül éles közeli infravörös képeket hozva létre.
Amint az ESO PR Photo 10a / 05 mutatja, a NACO expozíciósorozatok egyértelműen felfedik a csillag közvetlen közelében elhelyezkedő apró társ jelenlétét. Ez az újonnan talált objektum csak 0,7 ív-másodperc távolságra van, és a NACO adaptív optikai képességeinek használata nélkül figyelmen kívül kellett volna hagyni.
A GQ Lupi távolságra a csillag és gyengéd társa közötti távolság körülbelül 100 csillagászati egység (vagy a Nap és a Föld közötti távolság 100-szorosa). Ez nagyjából 2,5-szerese a Plútó és a Nap közötti távolságnak.
A társ, amelyet GQ Lupi B-nek vagy GQ Lupi b-nek hívnak [2], nagyjából 250-szer gyengébb, mint a GQ Lupi A, amint ezt a képsorozatból láthatjuk. Az NACO-val augusztusban és szeptemberben kapott további képek megerősítették a társ jelenlétét és helyzetét.
Ugyanazon az irányban haladunk
A csillagászok aztán felfedezték, hogy a csillagot korábban megfigyelték a Subaru távcsővel, valamint a Hubble űrteleszkóppal. A megfelelő képeket ezeknek a létesítményeknek az archívumából vették ki további elemzés céljából.
A régebbi képek, amelyeket 2002 júliusában, illetve 1999 áprilisában készítettek, szintén megmutatták a társ jelenlétét, lehetőséget adva a csillagászoknak, hogy pontosan megmérjék a két tárgy helyzetét több éven át. Ez viszont lehetővé tette számukra annak meghatározását, hogy a csillagok együtt mozognak-e az égen - amire számíthatunk, ha egymáshoz gravitációs kötés kapcsolódik -, vagy ha a kisebb objektum csak háttér-objektum, csak véletlenszerűen igazítva.
Méréseik alapján az csillagászok úgy találták, hogy a két objektum közötti távolság nem változott a megfigyelések által lefedett ötéves időszak alatt (lásd az ESO PR 10b / 05 fotóját). A tudósok számára ez egyértelmű bizonyíték arra, hogy mindkét tárgy azonos irányban mozog az égen. "Ha a halvány tárgy háttérkép lenne" - mondja Ralph Neuh, a Jena Egyetem (Németország) felhasználói és a csapat vezetője -, "változást látnánk a szétválasztásban, mivel a GQ Lup az égen mozogna. 1999 és 2004 között az elválasztás 0,15 ívperc-rel megváltozott, miközben bízunk benne, hogy a változás legalább húszszor kisebb. ”
Exoplanet vagy barna törpe?
Az újonnan felfedezett objektum fizikai természetének további próbálására a csillagászok NACO-t használtak a VLT-n, hogy egy sor spektrumot felvegyenek. Ezek megmutatták egy nagyon hűvös tárgy tipikus aláírását, különösen a víz és a CO-sávok jelenlétét. Figyelembe véve az infravörös színeket és a rendelkezésre álló spektrális adatokat, a légköri modell számításai 1600 és 2500 fok közötti hőmérsékletet mutatnak, és a Jupiternél kétszer nagyobb sugárra mutatnak (lásd a PR Photo 10c / 05). Ennek értelmében a GQ Lupi B tehát hideg és meglehetősen kicsi tárgy.
De mi a jellege ennek a halvány tárgynak? Vajon egy jóhiszemű exoplanet, vagy egy barna törpe, azok a “kudarcos” csillagok, amelyek nem elég masszák ahhoz, hogy központilag nagy atomreakciókat hozzanak létre? Bár a kettő közötti határvonal továbbra is vita tárgya, a kettő közötti megkülönböztetés egyik módja a tömegük alapján történik (mivel ezt a barna törpék és a csillagok között is meg lehet tenni): (az óriási) bolygók könnyebbek, mint körülbelül 13 Jupiter-tömeg ( a deutérium-fúzió meggyújtásához szükséges kritikus tömeg), a barna törpe nehezebb.
Mi a helyzet a GQ Lupi b-vel?
Sajnos az új megfigyelések nem adnak közvetlen becslést a tárgy tömegére vonatkozóan. Így a csillagászoknak az ilyen objektumok elméleti modelleivel való összehasonlításra kell támaszkodniuk. De ez nem olyan egyszerű, mint amilyennek hangzik. Ha a csillagászok általánosan elfogadják, hogy a GQ Lupi A és B egyidejűleg képződnek, akkor az újonnan talált tárgy nagyon fiatal. A probléma az, hogy ilyen nagyon fiatal tárgyak esetében a hagyományos elméleti modellek valószínűleg nem alkalmazhatók. Ha ezeket használják, akkor becslést adnak a tárgy tömegéről, amely valahol 3-42 Jupiter tömeg között van, vagyis magában foglalja mind a bolygó, mind a barna törpe doméneket.
A barna törpe és a bolygó kialakulásának ezen korai szakaszai gyakorlatilag ismeretlenek a modellek számára. Nagyon nehéz modellezni a gázfelhők korai összeomlását, tekintettel a kialakuló szülőcsillag körül. Az egyik modellkészlet, amelyet kifejezetten a nagyon fiatal tárgyak modellezésére alakítottak ki, egy-két Jupiter-tömeggel rendelkezik. De amint Ralph Neuh? Felhasználó rámutat: „ezeket az új modelleket még be kell kalibrálni, mielőtt az ilyen társak tömege magabiztosan meghatározható”.
A csillagászok azt is hangsúlyozzák, hogy a VLT / NACO spektrumaik és a hamburgi egyetem (Németország), Peter Hauschildt társszerző elméleti modelljeinek összehasonlítása alapján arra a következtetésre jutnak, hogy a legjobban megfelelnek egy objektumnak, amelynek durván 2 Jupiter sugara van. és 2 Jupiter tömeg. Ha ez az eredmény megmarad, a GQ Lupi b tehát a legfiatalabb és legkönnyebb exoplanet lesz.
További megfigyelésekre van szükség a GQ Lupi B természetének pontos meghatározásához. Ha a két objektum valóban megkötve van, akkor a legkisebb objektumnak több mint 1000 évre lesz szüksége ahhoz, hogy egy pályája kitöltsék a gazdasztár körül. Ez természetesen túl hosszú ahhoz, hogy megvárjuk, de az orbitális mozgás hatása néhány év alatt valószínűleg kimutatható - a két tárgy közötti távolság apró változásaként. Ezért a csapat azt tervezi, hogy rendszeresen megfigyeli ezt a tárgyat a NACO segítségével a VLT-n, hogy észlelje ezt a mozgást. Nem kétséges, hogy időközben az elméleti oldalon további haladás érhető el, és ezen a téren sok szenzációs felfedezés történik.
Több információ
Az ebben az ESO sajtóközleményben bemutatott kutatást levélben teszik közzé a szerkesztőnek, amelyet az Astronomy and Astrophysics elfogadott közzétételre („Bizonyítékok a GQ Lup együttesen mozgó sztteláris társához”, R. Neuh? Felhasználó és mások) és elérhető PDF formátumban a http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf oldalon.
jegyzet
[1]: A csapat tagjai: Ralph Neuh? Felhasználó, Gäther Wuchterl, Markus Mugrauer és Ana Bedalov (Jena Egyetem, Németország), Eike Guenther (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Németország) és Peter Hauschildt (Hamburger). Sternwarte, Németország).
[2]: A csillagászati szakirodalomban az a konvenció, hogy több csillaggal nagybetűket írnak a több rendszer tagjai számára, de kis betűkkel a bolygók számára. Ha a GQ Lupi A társa bolygónak bizonyul, akkor azt GQ Lupi b-nek nevezzük, míg ha ez egy barna törpe, akkor GQ lupi B-ként azonosítják. ebben a sajtóközleményben, ahogyan az eredeti tudományos cikk szerzői is tették.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
