Rahvusvahelise astronoomide meeskonna [2] uurimistöö pakub selle kasuks mõistlikke argumente, kuid lõplik vastus ootab nüüd täiendavaid tähelepanekuid.
Viimastel aastatel on astronoomilised kujutised mitmel korral paljastanud palju heledamate tähtede lähedal näha olnud nõrku objekte. Arvatakse, et mõned neist eksoplaneetide orbiidil tiirlevad, kuid pärast täiendavat uurimist ei suutnud ükski neist tõelise katse ees seista. Ühed osutusid nõrkadeks tähekaaslasteks, teised täiesti sõltumatuteks taustatähtedeks. See võib olla erinev.
Selle aasta aprillis tuvastas Euroopa ja Ameerika astronoomide meeskond nõrga ja väga punase valguse punkti väga lähedal (0,8 kaaresekundilise nurga kaugusel) pruun-kääbusobjektile, mille tähis oli 2MASSWJ1207334-393254. Tuntud ka kui "2M1207", on see "ebaõnnestunud täht", st keha, mis on suurte tuumasünteesi protsesside jaoks liiga väike, et oma sisemuses süttida ja nüüd energiat toota kokkutõmbe teel. See on TW Hydrae täheühenduse liige, mis asub umbes 230 valgusaasta kaugusel. Avastus tehti adaptiivse optilise toega NACO rajatise [3] abil ESO Paranali observatooriumi (Tšiili) 8,2-m VLT Yepuni teleskoobis.
Nõrk objekt on üle 100 korra õhem kui 2M1207 ja selle lähi-infrapunaspektri saavutas NACO suurte jõupingutustega 2004. aasta juunis, võimsa rajatise tehnilisel piiril. See spekter näitab veemolekulide signatuure ja kinnitab, et objekt peab olema suhteliselt väike ja kerge.
Ükski olemasolevatest vaatlustest ei vaidle vastu väitele, et see võib olla 2M1207 ümbruses orbiidil olev eksoplaneet. Võttes arvesse infrapunavärve ja spektraalandmeid, osutavad evolutsioonimudelite arvutused orbiidil olevale orbiidil asuvale 5 jupiteri massiga planeedile umbes 2M1207. Siiski ei võimalda nad veel selget otsust selle intrigeeriva objekti tegeliku olemuse kohta. Nii nimetavad astronoomid seda kui “hiiglasliku planeedi kandidaadikaaslast (GPCC)” [4].
Nüüd tehakse vaatlusi, et teha kindlaks, kas GPCC taevas toimuv liikumine sobib 2M1207 tiirleva planeedi liikumisega. See peaks ilmnema kõige rohkem 1–2 aasta jooksul.
Lihtsalt valgustäpp
Alates 1998. aastast uurib Euroopa ja Ameerika astronoomide meeskond [2] noorte läheduses asuvate "täheühenduste" keskkonda, s.o peamiselt noorte tähtede suurtest konglomeraatidest ning tolmu- ja gaasipilvedest, millest need hiljuti moodustati.
Nendes assotsiatsioonides olevad tähed on ideaalsed sihtmärgid sub-täheliste kaaslaste (planeedid või pruunid kääbusobjektid) otseseks kujutiseks. Meeskonna juht, ESO astronoom Gael Chauvin märgib, et “olenemata nende olemusest on sub-tähelised objektid noorena palju kuumemad ja heledamad - kümneid miljoneid aastaid - ning seetõttu on neid hõlpsamini tuvastada kui sarnase massiga vanemaid objekte”.
Meeskond keskendus eriti TW Hydrae Associationi uurimisele. See asub Hydra tähtkuju (vee-madu) suunas sügaval lõunataevas, umbes 230 valgusaasta kaugusel. Selleks kasutasid nad NACO rajatist [3] 8,2-meetrise VLT Yepuni teleskoobi juures, mis on üks neljast hiiglaslikust teleskoobist ESO Paranali vaatluskeskuses Põhja-Tšiilis. Instrumendi adaptiivne optika (AO) ületab atmosfääri turbulentsi põhjustatud moonutusi, tekitades eriti teravaid lähi-infrapunapilte. Infrapunalainefrondi andur oli AO-süsteemi oluline komponent nende vaatluste õnnestumiseks. See ainulaadne instrument tajub lähi-infrapunakujutise deformatsiooni, st lainepikkuse piirkonnas, kus sellised objektid nagu 2M1207 (vt allpool) on palju heledamad kui nähtavuses.
TW Hydrae ühing sisaldab tähte, millel on orbiidil ringi liikuv pruuni kääbuse kaaslane, umbes 20-kordne Jupiteri mass, ja nelja tähte, mida ümbritsevad tolmused proto-planeedikettad. Pruunid kääbusobjektid on ebaõnnestunud tähed, s.o kehad, mis on tuumaprotsesside jaoks liiga väikesed, et nende sisemuses süttida ja nüüd energiat toota kokkutõmbe teel. Nad ei kiirga peaaegu mingit nähtavat valgust. Nagu Päike ja Päikesesüsteemi hiiglaslikud planeedid, koosnevad need peamiselt vesinikgaasist, võib-olla koos pöörlevate pilvevöödega.
Erinevate optiliste filtrite kaudu tehtud särituste seast avastasid astronoomid pisikese punase valguse, vaid TW Hydrae Associationi pruun-kääbusobjektilt 2MASSWJ1207334-393254 või 0,8 kaaresekundit või lihtsalt “2M1207”, vrd. PR Foto 26a / 04. Kerge pilt on rohkem kui 100 korda õhem kui 2M1207 pilt. "Kui need pildid oleks saadud ilma adaptiivse optikata, poleks seda objekti nähtud," ütleb Gael Chauvin.
Teine meeskonna liige Christophe Dumas on entusiastlik: “Põnevus näha seda nõrka valgusallikat reaalajas instrumentiekraanil oli uskumatu. Ehkki see on kindlasti palju suurem kui maapealse suurusega objekt, on imelik tunne, et see võib tõesti olla esimene planeedisüsteem, mis asub väljaspool meie endi pilti. "
Exoplanet või pruun kääbus?
Milline on selle nõrga objekti iseloom [4]? Kas see võib olla orbiidil olev eksoplaneet selle noore pruuni kääbusobjekti ümber, mille projitseeritav kaugus on umbes 8 250 miljonit km (umbes kaks korda suurem vahemaa Päikese ja Neptuuni vahel)?
"Kui 2M1207 kandidaatide kaaslane on tõepoolest planeet, oleks see esimene kord, kui tähe või pruuni kääbuse ümber on kujutatud gravitatsiooniliselt seotud eksoplaneet," ütleb Benjamin Zuckerman UCLA-st, meeskonna liige ja ka NASA astrobioloogia Instituut.
Kasutades NACO rajatisega suurenurkse eraldusvõimega spektroskoopiat, kinnitas meeskond selle objekti - seda nimetatakse nüüd „hiiglasliku planeedi kandidaadikaaslaseks (GPCC)” - alamlahenduse staatuse, tuues välja atmosfääri ulatusliku veekogude neeldumise, vrd . PR Foto 26b / 04.
Noore ja kuuma planeedi spektril - nagu võib olla ka GPCC - on tugevad sarnasused vanema ja massiivsema objektiga nagu pruun kääbus. Kuid kui see mõnekümne miljoni aasta pärast jahtub, näitab selline objekt hiiglasliku gaasilise planeedi spektriallkirju nagu need, mis asuvad meie enda päikesesüsteemis.
Ehkki GPCC spekter on oma nõrkuse tõttu üsna “mürarikas”, suutis meeskond omistada sellele spektri karakteristiku, mis välistab võimaliku saastumise galaktikaväliste objektide või ebanormaalse infrapunakiirgusega hiline tüüpi jahedate tähtedega, mis asuvad väljaspool pruun kääbus.
Pärast kõigi võimaluste väga hoolikat uurimist leidis meeskond, et kuigi see on statistiliselt väga ebatõenäoline, ei saa täielikult välistada võimalust, et see objekt võib olla vanem ja massiivsem, esiplaanil või taustal, jahe pruun kääbus. Sellega seotud üksikasjalik analüüs on kättesaadavas uurimistöös, mis on heaks kiidetud avaldamiseks Euroopa ajakirjas Astronomy & Astrophysics (vt allpool).
Mõju
Pruun kääbus 2M1207 on umbes 25 korda suurem Jupiteri massist ja on seega umbes 42 korda kergem kui Päike. TW Hydrae ühingu liikmena on ta umbes kaheksa miljonit aastat vana.
Kuna meie päikesesüsteem on 4600 miljonit aastat vana, pole kuidagi võimalik otseselt mõõta, kuidas Maa ja muud planeedid tekkisid esimese kümnete miljonite aastate jooksul pärast Päikese moodustumist. Kuid kui astronoomid saavad uurida noorte tähtede ümbrust, mis on nüüd vaid kümneid miljoneid aastaid vanad, siis nähes mitmesuguseid praegu moodustuvaid planeedisüsteeme, saavad nad palju täpsemini mõista meie endi kauget päritolu.
Grenoble'i observatooriumi (Prantsusmaa) meeskonna liige Anne-Marie Lagrange vaatleb tulevikku: „Meie avastus on esimene samm astrofüüsika valdkonnas täiesti uue valdkonna avamise suunas: planeedisüsteemide pildistamine ja spektroskoopiline uurimine. Sellised uuringud võimaldavad astronoomidel iseloomustada hiiglaslike ja lõpuks maapealsete planeetide füüsikalist struktuuri ja keemilist koostist. "
Järelmeetmed
Võttes arvesse infrapunavärve ja GPCC jaoks saadavaid spektraalseid andmeid, osutavad evolutsioonimudelite arvutused 5 jupiter-massplaneedile, mis on 2M1207 umbes 55 korda kaugemal kui Maa on Päikesest (55 AU). Pinna temperatuur näib olevat umbes 10 korda kuumem kui Jupiteril, umbes 1000 ° C; see on hõlpsasti seletatav energiahulgaga, mis tuleb vabastada selle noore objekti praeguse kokkutõmbumise kiiruse ajal (tõepoolest, palju vanem hiiglane planeet Jupiter toodab endiselt oma sisemuses energiat).
Astronoomid jätkavad nüüd uurimistööd, et kinnitada või eitada, kas nad on avastanud eksoplaneedi. Järgmise paari aasta jooksul loodavad nad kahtlemata kindlaks teha, kas objekt on tõepoolest pruuni kääbuse 2M1207 ümber tiirleval planeedil, jälgides, kuidas kaks objekti kosmosest liiguvad, ja õppima, kas nad liiguvad koos. Nad mõõdavad ka GPCC heledust mitme lainepikkusega ja võib proovida rohkem spektraalvaatlusi.
Pole kahtlust, et tulevased programmid eksoplaneetide pildistamiseks läheduses asuvate tähtede ümber, kas maapinnast eriti suurte teleskoopidega, mis on varustatud spetsiaalselt kohandatud optikaga, või kosmosest spetsiaalsete planeedi leidja teleskoopidega, saavad praegustest tehnoloogilistest saavutustest suurt kasu.
Rohkem informatsiooni
Selles ESO pressiteates esitatud tulemused põhinevad uurimistööl (G. Chauvini jt. Hiiglasliku planeedi kandidaat noore pruuni kääbuse lähedal), mis on heaks kiidetud avaldamiseks ja ilmub peagi juhtivas teadusajakirjas “ Astronoomia ja astrofüüsika ”. Eeltrükk on saadaval siin.
Märkused
[1]: Seda pressiteadet annavad üheaegselt välja ESO ja CNRS (prantsuse keeles).
[2]: meeskonda kuuluvad Gael Chauvin ja Christophe Dumas (ESO-Tšiili), Anne-Marie Lagrange ja Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Prantsusmaa), Benjamin Zuckerman ja Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Prantsusmaa) ja Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). Meeskonna Ameerika liikmed tunnustavad osaliselt NASA astrobioloogia instituudi rahastamist.
[3]: Paracalil asuv 8,2-meetrise VLT Yepuni teleskoobiga NACO (NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System ja CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) pakub võimalust toota astronoomiliste objektide difraktsioonipiiranguga lähi-infrapunapilte. . See tajub kiirgust selles lainepikkuse piirkonnas N90C10 dikroosiga; 90 protsenti valgusvoogust edastatakse lainefrondi sensorisse ja 10 protsenti lähi-infrapunakaamerasse CONICA. See režiim on eriti kasulik punaste ja väga väikese massiga tähe- või alamtäheliste objektide teravaks pildistamiseks. Adaptiivse optika korrektori (NAOS) ehitasid ESO lepingu alusel Office National d'Etudes et Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) ning LESIA ja GEPI laborid Observatoire de Pariisis Prantsusmaal koostöös ESO-ga. CONICA kaamera ehitasid ESO lepingu alusel Saksamaal Max-Plancki Instituudi Astronomie (MPIA) (Heidelberg) ja Max-Plancki Instituudi ekstraterrestrische Physiku (MPE) (Garching) koostöös ESO-ga.
[4]: Mis vahe on väikese pruuni kääbuse ja eksoplaneedi vahel? Nende kahe vahelist piirijoont veel uuritakse, kuid ilmneb, et pruun kääbusobjekt moodustatakse samamoodi nagu tähed, st kokkutõmbumisega tähtedevahelisse pilve, samal ajal kui planeedid moodustuvad stabiilsetes ümmargusetes ketastes tasapinnaliste mõõtmete või ketta kokkupõrke / akretsiooni teel ebastabiilsus. See tähendab, et pruunid kääbused moodustuvad kiiremini (vähem kui 1 miljon aastat) kui planeedid (~ 10 miljonit aastat). Teine võimalus kahte tüüpi objektide eraldamiseks on massi järgi (kuna seda tehakse ka pruunide kääbuste ja tähtede vahel): (hiiglaslikud) planeedid on kergemad kui umbes 13 jupitermassi (deuteeriumisulamise süttimiseks vajalik kriitiline mass), pruunid kääbused on raskemad. Kahjuks ei saa esimest määratlust praktikas kasutada, näiteks nõrga kaaslase tuvastamisel, nagu käesoleval juhul, kuna vaatlused ei anna teavet objekti moodustamise viisi kohta. Ülaltoodud massikriteerium on vastupidi kasulik selles mõttes, et nõrga objekti spektroskoopia ja astromeetria koos sobivate evolutsioonimudelitega võivad paljastada objekti massi ja seega ka objekti olemuse.
Algne allikas: ESO pressiteade
