Rahvusvaheline astronoomide meeskond on täpselt kindlaks määranud väikseima seni teada oleva südamikku põleva tähe raadiuse ja massi.
Vaatlused viidi läbi 2004. aasta märtsis ESO Paranali observatooriumi (Tšiili) 8,2-millimeetrise VLT Kueyeni teleskoobiga FLAMES mitmekiulise spektrograafiga. Need on osa suurest programmist, mille eesmärk on mõõta täpset radiaalkiirust kuuekümne tähe suhtes, mille puhul OGLE uuringu käigus on tuvastatud ajutine heleduse langus.
Astronoomid leiavad, et OGLE-TR-122 nimega tähe valguse kõveras nähtav vajumine on põhjustatud väga väikesest tähekaaslasest, varjutades seda päikesesarnast tähte üks kord 7,3 päeva jooksul.
See kaaslane on 96 korda raskem kui planeet Jupiter, kuid ainult 16% suurem. See on esimene kord, kui otsesed vaatlused näitavad, et vähem kui 1/10 Päikesemassist massiivsed tähed on peaaegu sama suured kui hiiglaslikud planeedid. Seda fakti tuleb ilmselgelt eksoplaneetide läbimise praeguste otsingute käigus arvestada.
Lisaks on väga suure teleskoobiga tehtud tähelepanekud avastanud seitse uut varjutavat binaari, mis sisaldavad sadama tähti, mille mass on väiksem kui üks kolmandik Päikese massist, mis on astronoomidele tõeline kullaauk.
OGLE uuring
Kui planeet juhtub oma vanema tähe ees (Maast vaadatuna) mööda minema, blokeerib see meie vaatepildi väikese osa tähe valgusest [1].
Need planeetide transiidid pakuvad suurt huvi, kuna need võimaldavad astronoomidel ainulaadsel viisil mõõta eksoplaneetide massi ja raadiust. Seetõttu on käimas mitmed uuringud, mille eesmärk on leida nende teiste riikide nõrgad allkirjad.
Üks nendest programmidest on OGLE-uuring, mis algselt töötati välja mikrolülitamise sündmuste tuvastamiseks, jälgides väga paljude tähtede heledust pikema ajavahemiku jooksul. Viimaste aastate jooksul on see hõlmanud ka tähtede heleduses perioodiliste, väga madalate “languste” otsimist, mis on põhjustatud väikeste tiirlevate objektide (väikesed tähed, pruunid kääbused [2] või Jupiteri suurused planeedid) regulaarsest transiidist. Pärast seda on OGLE meeskond kuulutanud 177 „planeedi transiidikandidaati” mitmesaja tuhande tähe uuringust kolmes lõunataevaväljas, millest üks asub Galaktika keskuse suunas, teine Carina tähtkujus ja kolmas Centaurus / Musca tähtkujude piires.
Läbiva objekti olemuse saab kindlaks teha ainult lähtetähe järgnevate radiatsioonikiiruse vaatluste abil. Kiiruse kõikumiste suurus (amplituud) on otseselt seotud kaasobjekti massiga ja seetõttu võimaldab täheldatud heleduse languse põhjusel eristada tähti ja planeete.
Madala massitähega tähtede võluvägi
Rahvusvaheline astronoomide meeskond [3] on selle töö jaoks kasutanud 8,2-meetrist VLT Kueyeni teleskoopi. Kasutades funktsiooni FLAMES / UVES multipleksset võimekust, mis võimaldab saada kuni 8 objekti samaaegset kõrgresolutsiooniga spektrit, on nad vaadanud 60 OGLE transiidikandidaadi tähte, mõõtes nende radiaalse kiiruse täpsusega umbes 50 m / s [ 4].
Selle ambitsioonika programmi tulemusena on seni avastatud viis uut transiitplaani, mis läbivad transiidi (vt nt ESO PR 11/04 nende kahe kohta).
Enamik teisi OGLE tuvastatud transiidikandidaate on osutunud hämardavateks kahendkoodideks, see tähendab enamasti tavalisi väikeseid ja väikese massiga tähti, mis kulgevad päikesesarnase tähe ees. See täiendav hulgaliselt andmeid väikeste ja heledate tähtede kohta on astronoomidele tõeline põnevik.
Massi ja raadiuse suhte piiramine
Madala massiga tähed on erakordselt huvitavad objektid ka seetõttu, et nende siseruumide füüsikalistel tingimustel on palju ühist hiiglaslike planeetide omadega, nagu Jupiter meie päikesesüsteemis. Lisaks annab väikseimate tähtede suuruse määramine kaudset ja üliolulist teavet aine käitumise kohta ekstreemsetes tingimustes [5].
Kuni viimase ajani oli tehtud väga vähe vaatlusi ja vähese massiga tähtede kohta oli teada vähe. Praegu on raadiuse täpsed väärtused teada ainult nende nelja tähe puhul, mille mass on alla ühe kolmandiku Päikese massist (vrd ESO PR 22/02 mõõtmiste jaoks väga suure teleskoobi interferomeetriga) ja üldse mitte ühtegi masside jaoks, mis on alla ühe kaheksandiku päikesemassist.
See olukord on nüüd dramaatiliselt muutunud. Tõepoolest, väga suure teleskoobiga tehtud tähelepanekud on seni avastanud seitse uut varjutavat binaari, mis sisaldavad sadama tähti, mille mass on väiksem kui üks kolmandik Päikese massist.
See uus vaatluskomplekt kolmekordistab seega väikse massiga tähtede arvu, mille täpsed raadiused ja massid on teada. Ja mis veelgi parem - üks neist tähtedest osutub nüüd väikseimaks teada!
Planeedi suurusega tähed
Äsja leitud tähniline päkapikk on Linnutee galaktikas üsna kauge tähe OGLE-TR-122 kaaslane, vaadeldes lõunakoondise Carina suunda.
OGLE programm näitas, et OGLE-TR-122 heleduse langus 1,5 protsenti on kord 7 päeva 6 tunni ja 27 minuti jooksul, iga kord veidi üle 3 tunni (umbes 188 minutit). FLAMES / UVES mõõtmised, mis tehti 2004. aasta märtsi 6 öösel, näitavad selle perioodi radiaalkiiruse muutusi amplituudiga umbes 20 km / s. See on OGLE-TR-122 tiirleva vesiniku põlemispiiri lähedal oleva väga väikese massiga tähe selge allkiri. See kaaslane sai nime OGLE-TR-122b.
Nagu selgitab vaatluskeskuse Astronomique Marseille Provence'i (Prantsusmaa) esindaja Fran? Ois Bouchy: „Koos OGLE kogutud teabega võimaldavad meie spektroskoopilised andmed nüüd kindlaks teha süsteemi massiivsema tähe olemuse, mis näib olevat päikese- nagu ”.
Seda teavet saab seejärel kasutada palju väiksema kaaslase OGLE-TR-122b massi ja raadiuse määramiseks. Tõepoolest, transiidi sügavus (heleduse vähenemine) annab otsese hinnangu kahe tähe raadiuste suhtele ja spektroskoopiline orbiit annab kaaslase massi kordumatu väärtuse, kui suurema tähe mass on teada .
Astronoomid leiavad, et OGLE-TR-122b kaalub üks üheteistkümnes Päikese massist ja selle läbimõõt on vaid üks kaheksandik Päikese massist. Seega, kuigi täht on endiselt 96 korda massiivsem kui Jupiter, on see selle hiiglasliku planeedi kohta vaid 16% suurem!
Tihe täht
"Kujutage ette, et lisate Jupiterile 95 korda oma massi ja lõppkokkuvõttes saate tähe, mis on vaid pisut suurem," soovitab Claudio Melo ESO-st ja uuringu teinud astronoomide meeskonna liige. "Objekt kahaneb lihtsalt, et teha ruumi lisaainele, muutudes üha tihedamaks."
Sellise tähe tihedus on üle 50 korra suurem kui Päikese tihedus.
"See tulemus näitab tähtede olemasolu, mis näevad isegi lähinaabruses silmatorkavalt välja nagu planeedid," rõhutab Frederic Pont Genfi observatooriumist (Šveits). "Kas pole kummaline ette kujutada, et isegi kui me saaksime pilte tulevasest kosmosesondist, mis läheneb sellisele objektile lähestikku, poleks lihtne aru saada, kas see on täht või planeet?"
Nagu kõik tähed, toodab OGLE-TR-122b oma sisemuses tuumareaktsioonide abil tõepoolest energiat. Kuid selle väikese massi tõttu on see sisemine energiatootmine väga väike, eriti võrreldes selle päikesesarnase kaaslase tähe toodetud energiaga.
Mitte vähem silmatorkav on asjaolu, et eksoplaneetide, mis tiirlevad oma peremehe tähe lähedale, nn “kuumad Jupiterid”, raadiused võivad olla suuremad kui äsja leitud tähel. Näiteks eksoplaneedi HD209458b raadius on umbes 30% suurem kui Jupiteril. Seega on see oluliselt suurem kui OGLE-TR-122b!
Maskeerijad
Sellel avastusel on sügav mõju ka jätkuvatele eksoplaneetide otsingutele. Need tähelepanekud näitavad selgelt, et mõned täheobjektid võivad tekitada täpselt samu fotomeetrilisi signaale (heleduse muutused) kui Jupiteri-laadsed planeedid. Veelgi enam, käesolev uuring näitas, et sellised tähed pole haruldased.
Sellised tähed nagu OGLE-TR-122b on seega maskeerijad hiiglaslike eksoplaneetide seas ja nende eristamiseks nende planeedi nõbudest on vaja äärmist hoolt. Selliste väikeste tähtede paljastamist saab teha ainult suure eraldusvõimega spektraalmõõtmiste järelkontrollil suurimate teleskoopide abil. Väga suure teleskoobiga on veel tööd ees!
Rohkem informatsiooni
Selles pressiteates sisalduv teave põhineb uurimusartiklil, mis ilmub peatselt kui kiri toimetajale juhtivas teadusajakirjas “Astronomy & Astrophysics” (F. Planeedi suurune rändtäht ümber OGLE-TR-122), autor F. Pont jt). Paber on PDF-vormingus saadaval A&A veebisaidil.
Märkused
[1]: Pruunid kääbused ehk ebaõnnestunud tähed on objektid, mis on kuni 75 korda massiivsemad kui Jupiter. Need on liiga väikesed, et peamised tuumasünteesi protsessid selle sisemuses süttiksid.
[2]: Jupiteri suuruse planeedi raadius on umbes 10 korda väiksem kui päikeseenergia tüüpi tähe raadius, st see katab umbes 1/100 selle tähe pinnast ja seetõttu blokeerib see umbes 1% tähevalgusest transiidi ajal.
[3]: Meeskonda kuuluvad Friedrich Pont, Michel Mayor, Didier Queloz ja Šveitsi Genfi observatooriumi Pühafane Udry, ESO-Tšiili Claudio Melo, François Bouchy Observatoire Astronomique Marseille Provence'is Prantsusmaal ja Nuno Santos Lissaboni astronoomilisest vaatluskeskusest, Portugal.
[4]: see tähendab kiiruse 180 km / h mõõtmist. Võrdluseks - Jupiteri indutseeritud Päikese liikumine on umbes 13 m / s või 47 km / h. See liikumine on võrdeline planeedi massiga ja pöördvõrdeline selle kauguse ruudukujulise juurega tähest.
[5]: Sellise normaalse tähe puhul nagu Päike, mille mateeria käitub nagu täiuslik gaas, on tähe suurus võrdeline massiga. Väikese massiga tähtede puhul muutuvad kvantmõjud aga oluliseks ja täheained muutuvad "degenereerunuks", seistes vastu kokkusurumisele palju rohkem kui täiuslik gaas. Objektide puhul, mille mass on alla 75 korra suurem kui Jupiteri mass, st pruunide kääbuste puhul, on asi täielikult degenereerunud ja nende suurus ei sõltu massist.
[6]: Pange tähele, et kaugelt läbitav objekt - täht või planeet - tekitab alati heleduse "languse", olgu hele ise. Enne ja pärast transiiti võrdub salvestatud heledus kesktähe ja tiirleva objekti heleduse summaga. Transiidi ajal on registreeritud heledus see summa, millest lahutatakse kesktähe selle osa varjatud valguskiirgus.
Algne allikas: ESO pressiteade
