Tänu väga suurele teleskoobile paigaldatud võimsale uuele suure kontrastsusega kaamerale on saadud fotosid väikese massiga kaaslasest, kes on tähe lähedal. See on võimaldanud astronoomidel esimest korda mõõta noore, väga väikese massiga objekti massi.
Objekt, mis on üle 100 korra õhem kui selle hosttäht, on endiselt 93 korda massiivsem kui Jupiter. Ja see näib olevat peaaegu kaks korda raskem, kui teooria seda ennustab.
Seetõttu soovitab see avastus, et mudelites tehtud vigade tõttu võisid astronoomid noorte "pruunide kääbuste" ja "vabalt ujuvate" ekstrasolaarsete planeetide arvu üle hinnata.
Võidukas kombinatsioon
Tärni saab iseloomustada paljude parameetritega. Kuid üks on ülimalt oluline: selle mass. Selle saatuse otsustab tähe mass. Seega pole üllatav, et astronoomid soovivad selle parameetri täpset mõõtu saada.
See ei ole aga lihtne ülesanne, eriti kõige vähem massiivsete jaoks, kes asuvad tähtede ja pruunide kääbusobjektide piiril. Pruunid kääbused ehk “läbikukkunud tähed” on esemed, mis on kuni 75 korda massiivsemad kui Jupiter, liiga väikesed, et suured tuumasünteesiprotsessid selle sisemuses süttiksid.
Tähe massi määramiseks vaatavad astronoomid tavaliselt tähtede liikumist binaarses süsteemis. Ja siis rakendage sama meetodit, mis võimaldab määrata Maa massi, teades Kuu kaugust ja aega, mis kulub satelliidil ühe täisorbiidi orbiidil läbimiseks (nn “Kepleri kolmas seadus”). Samamoodi on nad mõõtnud ka Päikese massi, teades Maa-Päikese kaugust ja aega - üks aasta -, meie planeedil kulub ringkäik Päikese ümber.
Väikese massiga objektide probleem on see, et need on väga nõrgad ja peituvad sageli nende ümber tiirleva heledama tähe pimestamisel, ka suurte teleskoopide korral.
Astronoomid on siiski leidnud viise, kuidas sellest raskusest üle saada. Selleks loodavad nad läbimõeldud vaatlusstrateegia ja kõige kaasaegsemate instrumentide kombinatsiooni.
Suure kontrastsusega kaamera
Esiteks vaatavad väga väikese massiga objekte otsivad astronoomid lähedasi noori tähti, sest väikese massiga kaasobjektid on noorelt heledamad, enne kui nad kokku tõmbuvad ja jahtuvad.
Sel konkreetsel juhul uuris rahvusvaheline astronoomide meeskond [1] Laird Closei (Stewardi observatoorium, Arizona ülikool) staari AB Doradus A (AB Dor A). See täht asub umbes 48 valgusaasta kaugusel ja on “ainult” 50 miljonit aastat vana. Kuna staatus AB Dor A taevas “võngub”, arvati tähetaolise objekti gravitatsioonilise tõmbe tõttu 1990. aastate algusest peale, et AB Dor A-l peab olema väikese massiga kaaslane.
Selle kaaslase pildistamiseks ja põhjalike andmete saamiseks selle kohta kasutasid Close ja ta kolleegid uudset instrumenti Euroopa Lõuna vaatluskeskuse väga suure teleskoobiga. Selle uue suure kontrastsusega adaptiivse optika kaamera, NACO Simultaneous Differential Imager ehk NACO SDI [2], töötasid spetsiaalselt välja Laird Close ja Rainer Lenzen (Saksamaal Heidelbergis asuv Max-Plancki astronoomiainstituut) ekstrasolaarsete planeetide jahtimiseks. SDI-kaamera suurendab VLT-i ja selle adaptiivse optikasüsteemi võimet tuvastada nõrku kaaslasi, mis tavaliselt esitähe pimestamisel kaoksid.
Maailmaesiettekanne
Pöörates seda kaamerat AB Dor A suunas 2004. aasta veebruaris, suutsid nad esimest korda kujutada kaaslast nii nõrgana - 120 korda õhem kui tema täht - ja nii oma tähe lähedal.
Ütleb meeskonna liige Markus Hartung (ESO): “See maailmaesiettekanne oli võimalik ainult tänu NACO SDI instrumendi ainulaadsetele võimalustele VLT-l. Tegelikult katsetas Hubble'i kosmoseteleskoop kaaslast, kuid ei suutnud kaaslast tuvastada, kuna see oli liiga nõrk ja primaartähe pimestamisele liiga lähedal. ”
Väike tähe ja nõrga kaaslase vaheline kaugus (0,156 kaaresekundit) on sama kui ühe euromündi laius (2,3 cm), kui seda näha 20 km kaugusel. Kaaslast, nimega AB Dor C, nähti Maa ja Päikese vahemaa keskmisest kaugusest 2,3-kordselt. See viib lõpule tsükli oma hosttähe ümber 11,75 aasta jooksul üsna ekstsentrilisel orbiidil.
Kasutades kaaslase täpset asukohta koos tähe tuntud võnkega, saaksid astronoomid täpselt määrata kaaslase massi. Objektil, mis on rohkem kui 100 korda õhem kui tema lähedasel primaartähel, on oma hosttähe massist kümnendik, s.o see on 93 korda massilisem kui Jupiter. Seega on see pisut üle pruuni kääbuse piiri.
Kasutades VAC-l NACO-d, vaatlesid astronoomid lisaks veel temperatuuri ja heleduse mõõtmiseks AB Dor C-d peaaegu infrapunakiirguse lainepikkustel.
"Me olime üllatunud, et kaaslane oli 400 kraadi (Celsiuse järgi) jahedam ja 2,5 korda õhem, kui uusimad mudelid selle massiobjekti jaoks ennustavad," ütles Close.
„Teooria ennustab, et see väikese massiga jahe objekt oleks umbes 50 Jupiteri massi. Kuid teooria on vale: see objekt on tõepoolest vahemikus 88 kuni 98 Jupiteri massi. ”
Need uued leiud seavad seetõttu kahtluse alla praegused ideed pruun-kääbuspopulatsiooni ja laialdaselt avalikustatud vabalt ujuvate ekstrasolaarsete planeetide olemasolu kohta.
Tõepoolest, kui seni pruunide kääbustena määratletud noored objektid on kaks korda massiivsemad, kui arvati, peavad paljud olema pigem väikese massiga tähed. Ja hiljuti vabalt ujuvateks planeetideks määratletud objektid on omakorda tõenäoliselt väikese massiga pruunid kääbused.
Lähedase ja tema kolleegide jaoks sunnib see avastus astronoome mõtlema, millised on looduses toodetud väikseimate objektide massid.
Rohkem informatsiooni
Siin esitatud töö ilmub kirjana ajakirja Nature 20. jaanuari numbris (L. Close et al., “Massi helenduse suhte dünaamiline kalibreerimine väga madala tähemassi korral ja noores vanuses”).
Märkused
] Heidelberg, Saksamaa, Jose C. Guirado (Valencia ülikool, Hispaania) ning Markus Hartung ja Chris Lidman (ESO-Tšiili).
[2]: NACO SDI kaamera on ainulaadne kaameratüüp, mis kasutab adaptiivset optikat ja mis eemaldab Maa atmosfääri hägused efektid, et saada äärmiselt teravaid pilte. SDI jagab valgust ühelt tähelt neljaks identseks kujutiseks, seejärel laseb saadud kiired läbi nelja pisut erineva (metaanitundliku) filtri. Kui filtreeritud valguskiired satuvad kaamera detektorimassiivi, saavad astronoomid pildid lahutada, nii et ere täht kaob, paljastades nõrgema jahedama objekti, mis muidu on peidetud tähe hajutatud valguse halo (“pimestamine”). Varem NACO SDI abil saadud unikaalsed pildid Saturni satelliidi Titanist avaldati ajakirjas ESO PR 09/04.
Algne allikas: ESO pressiteade
