Nüüdseks olete ilmselt kuulnud, et astronoomid on koostanud esimese ülemaailmse ilmakaardi pruuni kääbuse jaoks. (Kui te seda ei tee, leiate selle loo siit.) Võib-olla olete ehitanud isegi kuubikujulise mudeli või origami õhupalli mudeli pruuni kääbuse Luhman 16B pinnale, mille teadlased pakkusid (siin).
Kuna minu üks müts on Max Plancki astronoomiainstituudi avaliku teabe ametniku ametikoht, kus toimus suurem osa kaardi koostamisest, tegelesin tulemuse kohta pressiteate kirjutamisega. Kuid üks aspekt, mis minu arvates eriti huvitav oli, ei saanud seal kuigi palju kajastamist. On selge, et see konkreetne uurimistöö on hea näide sellest, kui kiire tempo astronoomia võib tänapäeval olla, ja üldiselt näitab see, kuidas astronoomilised uuringud toimivad. Nii et siin on esimest pruuni kääbuse pinnakaarti (vaata pilti paremal), siin on kulisside taga olev väljanägemine - kui see on valmis -
Nagu teisteski teadustes, peab edukaks astronoomiks saamiseks tegema midagi uut ja minema kaugemale sellest, mis varem tehtud. Lõppude lõpuks on see avaldatavate uute tulemuste eesmärk. Mõnikord veavad sellist arengut suuremad teleskoobid ja tundlikumate instrumentide kättesaadavus. Mõnikord on see seotud pingutuste ja kannatlikkusega, näiteks suure hulga objektide vaatlusega ja saadud andmete põhjal järelduste tegemisega.
Olulist rolli mängib leidlikkus. Mõelge astronoomide välja töötatud teleskoopidele, instrumentidele ja analüütilistele meetoditele kui pidevalt kasvava tööriistakasti tööriistadele. Üks viis uute tulemuste saamiseks on nende tööriistade kombineerimine uutel viisidel või uute objektide jaoks rakendamine.
Seetõttu pole meie avastseen astronoomias midagi erilist: see näitab Max Plancki astronoomiainstituudi järeldoktor Ian Crossfieldi ja mitmeid kolleege (sealhulgas instituudi direktorit Thomas Henningut) 2013. aasta märtsi alguses, arutades võimalust ühe kindla tähepindade kaardistamise meetodi rakendamine objektide klassile, mida varem polnud sel viisil kunagi kaardistatud.
Meetodit nimetatakse Doppleri kuvamiseks. See kasutab ära asjaolu, et pöörleva tähe valgus on tähe pöörlemisel pisut sagedusega nihkes. Tähepindade erinevatest osadest mööda minnes ja tähe pöörlemisega ümberringi ringi liikudes varieeruvad sageduse nihked pisut sõltuvalt sellest, kus tähevalgust kiirgav piirkond asub. Nendest süstemaatilistest variatsioonidest saab rekonstrueerida tähepinna ligikaudse kaardi, näidates tumedamaid ja heledamaid alasid. Tähed on isegi väikseimate praeguste teleskoopide abil pinnadetailide tuvastamiseks liiga kaugel, kuid sel moel saab pinnakaardi kaudselt rekonstrueerida.
Meetod ise pole uus. Põhikontseptsioon leiutati 1950ndate lõpus ja 1980ndatel nähti heledate, aeglaselt pöörlevate tähtede jaoks mitmeid rakendusi. Astronoomid kasutasid Doppleri kujutist nende tähtede täppide kaardistamiseks (tumedad laigud tähepinnal; tähekujuline analoog päikeselaikudega).
Crossfield ja tema kolleegid mõtlesid: kas seda meetodit saab kasutada pruuni kääbuse puhul - vahendajana planeedi ja tähe vahel, mis on massiivsem kui planeet, kuid mille tuumasünteesil pole piisavalt massi, et objekti tuumas süttida, muutes selle täheks? Kahjuks näitasid mõned kiired arvutused, võttes arvesse seda, mida praegused teleskoobid ja instrumendid suudavad ja ei saa, samuti teadaolevate pruunide kääbuste omadusi, et see ei töötaks.
Kättesaadavad sihtkohad olid liiga nõrgad ja Doppleri pildistamine vajab palju valgust: ühe jaoks seetõttu, et peate saadaoleva valguse jagama hulgaliselt spektri värve, ja ka seetõttu, et peate tegema palju erinevaid üsna lühikesi mõõtmisi - lõppude lõpuks peate tuleb jälgida, kuidas Doppleri efekti põhjustatud peened sageduse nihked aja jooksul muutuvad.
Siiani, nii tavaline. Enamik arutelusid selle kohta, kuidas teha täiesti uut tüüpi vaatlusi, jõuavad arvatavasti järeldusele, et seda ei saa teha - või ei saa veel. Kuid sel juhul ilmus välja veel üks astronoomilise progressi tõukejõud: uute objektide avastamine.
11. märtsil teatas Penni osariigi ülikooli astronoom Kevin Luhman tähelepanuväärsest avastusest: kasutades NASA laiuvälja infrapunauuringute uurija (WISE) andmeid, oli ta tuvastanud kahe teineteise ümber tiirleva pruuni kääbuse süsteemi. Märkimisväärne on see, et see süsteem asus Maast kõigest 6,5 valgusaasta kaugusel. Ainult Alfa Centauri tähesüsteem ja Barnardi täht on Maale lähemal. Tegelikult oli Barnardi täht viimane kord, kui avastati objekt meie päikesesüsteemile nii lähedal - ja see avastus tehti 1916. aastal.
Kaasaegseid astronoome ei ole teada, et nad tulid välja rõvedaid nimesid ja uus objekt, mis sai nimeks WISE J104915.57-531906.1, polnud erand. Ausalt öeldes ei pea see tähendama pärisnime; see on avastusinstrumendi WISE ja süsteemi koordinaatide kombinatsioon taevas. Hiljem pakuti süsteemile alternatiivset nimetust “Luhman 16AB”, kuna see oli 16th binaarsüsteemi, mille avastas Kevin Luhman, kusjuures A ja B tähistavad binaarsüsteemi kahte komponenti.
Tänapäeval annab Internet astronoomilisele kogukonnale kohese juurdepääsu uutele avastustele, niipea kui neist teatatakse. Paljud, arvatavasti enamik astronoome, alustavad oma tööpäeva sirvides hiljutisi avaldusi astro-ph-is, arXivi astrofüüsikalises osas, mis on rahvusvaheline teadustööde repositoorium. Mõne erandiga - mõned ajakirjad nõuavad vähemalt mõneks ajaks avaldamise ainuõigust - saavad enamasti astronoomid oma kolleegide viimastest uurimistöödest esmapilgul ülevaate.
Luhman postitas 11. märtsil astro-phile oma raamatu “Binaarse pruuni kääbuse leidmine 2 Parseci tagant Päikesest” 11. märtsil. Crossfieldi ja tema MPIA kolleegide jaoks oli see mängude vahetaja. Järsku oli siin üks pruun kääbus, mille jaoks Doppleri pildistamine võiks mõeldav olla ja saada pruun kääbuse kõigi aegade esimene pinnakaart.
Selle teostamiseks kulub siiski maailma ühe suurima teleskoobi valgust koguvat jõudu ning selliste teleskoopide vaatlusaeg on suur. Crossfield ja tema kolleegid otsustasid, et enne kandideerimist tuleb rakendada veel üks test. Iga Doppleri pildistamiseks sobiv objekt vilgub kunagi nii kergelt, muutudes omakorda pisut heledamaks ja tumedamaks, kuna heledamad või tumedamad pinnaalad pöörlevad vaatesse. Kas Luhman 16A või 16B virvendas - astronoomi rääkides: kas üks neist või võib-olla mõlemad näitasid suurt varieeruvust?
Astronoomia on kaasas oma ajakavadega. Interneti kaudu suhtlemine on kiire. Kuid kui teil on mõni uus idee, ei saa te tavaliselt oodata vaid öösel langemist ja oma teleskoobi vastavat suunamist. Vaatlusvaatlusettepanek tuleb heaks kiita ja see protsess võtab aega - tavaliselt jääb ettepaneku ja tegelike vaatluste vahele pool aastat kuni aasta. Samuti on kandideerimine kõike muud kui formaalsus. Suured rajatised, nagu näiteks Euroopa Lõuna observatooriumi väga suured teleskoobid või kosmoseteleskoobid, näiteks Hubble, saavad tavaliselt rohkem kui 5-kordset vaatlusaega, kui tegelikult on saadaval.
Kuid seal on otsetee - viis eriti paljutõotavate või ajakriitiliste vaatlusprojektide lõpuleviimiseks palju kiiremini. Seda nimetatakse „direktori diskretsiooniajaks”, kuna vaatluskeskuse direktoril või tema asetäitjal on õigus seda vaatlusaja jaotust oma äranägemise järgi jaotada.
2. aprillil kandideeris veel üks MPIA järeldoktor Beth Biller (ta on nüüd Edinburghi ülikoolis) direktori valikuliseks kasutamiseks MPG / ESO 2,2 m teleskoobis ESO Tšiilis La Silla observatooriumis. Ettepanek kiideti heaks samal päeval.
Billeri ettepanek oli õppida Luhman 16A ja 16B instrumendiga nimega GROND. Seade oli välja töötatud võimsate kaugete plahvatuste järelhõõrumiste, mida tuntakse gammakiirguse purunemistena, uurimiseks. Tavaliste astronoomiliste objektidega saavad astronoomid oma aja kulutada. Need objektid ei muutu mõne tunni jooksul, kui astronoom teeb vaatlusi, kasutades kõigepealt ühte filtrit ühe lainepikkuse vahemiku jäädvustamiseks (mõelge “ühe värvi valgus”), seejärel teist filtrit teise lainepikkuse vahemiku jaoks. (Astronoomilised kujutised hõlmavad tavaliselt ühte lainepikkuste vahemikku - ühte värvi) korraga. Kui vaadata värvipilti, on see tavaliselt vaatluste jada, üks värvifilter korraga.)
Gammakiirguspursked ja muud mööduvad nähtused on erinevad. Nende omadused võivad muutuda minutite skaalal, jätmata aega järjestikusteks vaatlusteks. Seetõttu võimaldab GROND seitset erinevat värvi samaaegseid vaatlusi.
Biller tegi ettepaneku kasutada GROND-i ainulaadset võimalust Luhman 16A ja 16B heleduse variatsioonide registreerimiseks seitsmes erinevas värvitoonis üheaegselt - selline mõõtmine, mida varem polnud sellel skaalal tehtud. Samaaegsed teabe uurijad, kes olid hangunud pruunist kääbust, olid olnud kahel erineval lainepikkusel (Esther Buenzli, siis Arizona ülikooli Stewardi observatooriumi ja kolleegide töö). Biller läks seitsmeks. Kuna pisut erinevad lainepikkuse režiimid sisaldavad teavet veidi erineva värvusega gaasi kohta, lubasid sellised mõõtmised saada ülevaate nende pruunide kääbuste kihistruktuurist - erinev temperatuur vastab erinevatele atmosfääri kihtidele erineval kõrgusel.
Crossfieldi ja tema kolleegide - nende hulgas ka Biller - jaoks peaks selline heleduse erinevuste mõõtmine näitama ka seda, kas üks pruunidest kääbustest oli hea kandidaat Doppleri pildistamiseks.
Nagu selgus, ei pidanud nad isegi nii kaua ootama. Grupp astronoome Michaël Gilloni ümber oli osutanud Luhman 16AB-le väikese robotteleskoobi TRAPPIST, mis on ette nähtud eksoplaneetide tuvastamiseks nende heleduse muutuste tõttu, mida nad põhjustavad oma peremehe tähe ja Maa peal oleva vaatleja vahel liikudes. Samal päeval, kui Biller esitas aja jälgimiseks avalduse ja tema taotlus kiideti heaks, avaldas rühmitus TRAPPIST paberi “Kiirelt muutuvad ilmad meie kahe uue vahtraliigi kõige lahedamatele naabritele”, kaardistades Luhman 16B heleduse variatsioone.
See uudis tabas Crossfieldi tuhandete miilide kaugusel kodust. Mõnede astronoomiliste vaatluste kohaselt ei pea astronoomid hubastest kabinettidest lahkuma - ettepanek saadetakse ühe suure teleskoobi juures astronoomidele, kes teevad vaatlused siis, kui tingimused on sobivad, ja saadavad andmed Interneti kaudu tagasi. Kuid muud tüüpi vaatlused nõuavad astronoomidelt reisimist ükskõik millise teleskoobiga - näiteks Tšiilisse, näiteks Hawaiile või Tšiili.
Kui kuulutati välja Luhman 16B heleduse erinevused, vaatas Crossfield Hawaiil. Tema ja ta kolleegid mõistsid kohe, et uute tulemuste valguses on Luhman 16B Doppleri pilditehnika võimaliku kandidaadina liikunud paljutõotavaks. Lennul Hawaiilt tagasi Frankfurdi kirjutas Crossfield kiiresti kiireloomulise vaatlusettepaneku direktori äranägemise järgi CRIRESi kohta - spektrograaf, mis oli paigaldatud ESO Tšiili Paranali vaatluskeskuse ühele kaheksast meetrist väga suurele teleskoobile (VLT), esitades oma taotluse aprillis 5. Viis päeva hiljem võeti ettepanek vastu.
5. mail pööras Antu hiiglaslik 8-meetrine peegel, mis oli üks neljast väga suure teleskoobi ühikuteleskoobist, Vela lõunaosa tähtkuju (“Laeva puri”) poole. Kogutud valgus jaotati CRIRES-i - suure eraldusvõimega infrapunaspektrograafiks, mis parema tundlikkuse saavutamiseks jahutatakse temperatuurini umbes -200 kraadi (-330 Fahrenheiti).
Billeri tähelepanekud olid vastavalt kolm ja kaks nädalat varem andnud rikkalikke andmeid mõlema pruuni kääbuse varieeruvuse kohta seitsmel erineval lainepikkuse ribal.
Sel hetkel polnud esialgse idee ja tähelepanekute vahel möödunud rohkem kui kaks kuud. Kuid Edisoni kuulsa quipi parafraseerimisel on vaatlusastronoomia 1% vaatlus ja 99% hinnang, kuna lähteandmeid analüüsitakse, parandatakse, võrreldakse vaatlusobjektide omadusi käsitlevate mudelite ja järeldustega.
Beth Billeri heleduse variatsioonide mitme lainepikkuse jälgimiseks kulus umbes viis kuud. Septembri alguses edastasid Biller ja 17 kaasautorit, Crossfield ja arvukalt teisi MPIA kolleege oma artikli Astrofüüsikalised ajakirjade kirjad (ApJL) võttis pärast mõningaid parandusi vastu 17. oktoobril. Alates 18. oktoobrist olid tulemused juurdepääsetavad veebis astro-ph ja kuu aega hiljem avaldati need ApJL-i veebisaidil.
Septembri lõpus olid Crossfield ja tema kolleegid CRIRES-i andmete Doppleri pildianalüüsi lõpetanud. Sellise analüüsi tulemused pole kunagi 100% kindlad, kuid astronoomid leidsid Luhman 16B pinna kõige tõenäolisema struktuuri: heledamate ja tumedamate laikude muster; rauast ja muudest mineraalidest valmistatud pilved triivivad vesinikgaasil.
Nagu väljal tavaliselt, saadeti tekst ajakirja Loodus saadeti kohtunikule - teadlasele, kes jääb anonüümseks ja annab ajakirja toimetajatele soovitusi konkreetse artikli avaldamise kohta. Enamasti, isegi artikli jaoks, mille kohtunik arvab, tuleks avaldada, on tal mõned soovitused parandamiseks. Pärast mõningaid muudatusi Loodus aktsepteerisid Crossfield et al. artikkel 2013. aasta detsembri lõpus.
Koos Loodus, on teil lubatud lõplik, muudetud versioon avaldada ainult astro-ph või muudes sarnastes serverites vähemalt 6 kuud pärast ajakirjas avaldamist. Ehkki paljud kolleegid on pruunist kääbuskaardist 9. jaanuaril USA-s Washingtoni DC-s Ameerika Astronoomiaühingu 223. koosolekul laiemale astronoomilisele kogukonnale, veebiväljaande, 29. jaanuaril 2014 toimunud istungil kuulnud. , on olnud selle uue tulemuse esimene pilguheit. Ja võite kihla vedada, et pruuni kääbuskaarti nähes on paljud neist hakanud mõtlema, mida veel teha võiks. Olge kursis järgmise põlvkonna tulemustega.
Ja seal see teil on: kümme kuud astronoomilisi uuringuid ideest avaldamiseni, mille tulemuseks on pruuni kääbuse esimene pinnakaart (Crossfield jt) ja esimese seitsme lainepikkusega ribade uurimine kahe pruuni kääbuse heleduse variatsioonide osas. (Biller jt). Kokkuvõttes pakuvad uuringud põnevat pilti keerukatest ilmastikuoludest objektil kuskil planeedi ja tähe vahel, mis on pruuni kääbusuurimise uue ajastu algus ning oluline samm teise eesmärgi poole: oluline on hiiglaslike gaasiplaneetide pinnakaardid teiste ümber tähed.
Isiklikumalt öeldes oli see minu esimene pressiteade, mille Ilmakanal üles võttis.
