Medzinárodný tím astronómov presne určil polomer a hmotnosť najmenšej doteraz známej hviezdy spaľujúcej jadro.
Pozorovania sa uskutočnili v marci 2004 multivláknovým spektrografom FLAMES na 8,2 m ďalekohľade VLT Kueyen na observatóriu ESO Paranal (Čile). Sú súčasťou veľkého programu zameraného na meranie presných radiálnych rýchlostí pre šesťdesiat hviezd, u ktorých sa počas prieskumu OGLE zistil dočasný „pokles“ jasu.
Astronómovia zistili, že pokles pozorovaný vo svetelnej krivke hviezdy známej ako OGLE-TR-122 je spôsobený veľmi malým hviezdnym spoločníkom, ktorý túto hviezdu podobnú Slnku zatieni každých 7,3 dní.
Tento spoločník je 96-krát ťažší ako planéta Jupiter, ale iba o 16% väčší. Je to prvýkrát, čo priame pozorovania ukazujú, že hviezdy menej hmotné ako 1/10 slnečnej hmoty majú takmer rovnakú veľkosť ako veľké planéty. Táto skutočnosť sa bude samozrejme musieť zohľadniť pri súčasnom hľadaní tranzitných exoplanet.
Okrem toho pozorovania pomocou veľmi veľkého ďalekohľadu viedli k objavu siedmich nových zatmievateľných dvojhviezd, ktoré skrývajú hviezdy s hmotnosťou pod tretinou hmotnosti Slnka, čo je skutočná bonanza pre astronómov.
Prieskum OGLE
Keď planéta prechádza pred svojou materskou hviezdou (pri pohľade zo Zeme), blokuje z nášho pohľadu malú časť svetla hviezdy [1].
Tieto „planétové tranzity“ sú veľmi zaujímavé, pretože umožňujú astronómom jedinečným spôsobom merať hmotnosť a polomer exoplanet. Preto prebieha niekoľko prieskumov, ktoré sa snažia nájsť tieto slabé podpisy iných svetov.
Jedným z týchto programov je prieskum OGLE, ktorý bol pôvodne navrhnutý na detekciu mikročočkových udalostí sledovaním jasu veľmi veľkého počtu hviezd v predĺžených časových intervaloch. Počas uplynulých rokov zahŕňala aj hľadanie pravidelných, veľmi plytkých „poklesov“ jasu hviezd spôsobených pravidelným prechodom malých obiehajúcich objektov (malé hviezdy, hnedé trpaslíky [2] alebo planéty veľkosti Jupiter). Tím OGLE odvtedy oznámil 177 „kandidátov na planétový tranzit“ z prieskumu niekoľkých stoviek tisíc hviezd v troch poliach južnej oblohy, jedného v smere na galaktické centrum, druhého v súhvezdí Carina a tretieho v súhvezdí Centaurus / Musca.
Povaha tranzitného objektu sa však dá zistiť iba následným pozorovaním radiálnej rýchlosti materskej hviezdy. Veľkosť kolísania rýchlosti (amplitúda) priamo súvisí s hmotnosťou sprievodného objektu, a preto umožňuje rozlišovať medzi hviezdami a planétami ako príčinu pozorovaného „dip“ jasu.
Bonanza hviezd s nízkou hmotnosťou
Medzinárodný tím astronómov [3] využil na túto prácu 8,2 m ďalekohľad VLT Kueyen. Profitovali z multiplexnej kapacity zariadenia FLAMES / UVES, ktoré umožňuje získať spektrá s vysokým rozlíšením až 8 predmetov súčasne, pozreli sa na 60 kandidátskych hviezd tranzitu OGLE a merali svoju radiálnu rýchlosť s presnosťou približne 50 m / s [ 4].
Tento ambiciózny program doteraz vyústil do objavenia piatich nových tranzitných exoplanet (ohlásenie dvoch z nich pozri napríklad ESO PR 11/04).
Ukázalo sa, že väčšina ostatných kandidátov na tranzit identifikovaných organizáciou OGLE je zatmenie binárnych súborov, čo sú vo väčšine prípadov malé a nízkohmotné hviezdy prechádzajúce pred hviezdou podobnou slnečnému žiareniu. Toto ďalšie množstvo údajov o malých a ľahkých hviezdach je pre astronómov skutočným bonusom.
Obmedzenie vzťahu medzi omšou a polomerom
Nízkohmotné hviezdy sú mimoriadne zaujímavé objekty, a to aj preto, že fyzikálne podmienky v ich interiéroch majú veľa spoločného s podmienkami obrovských planét, ako je napríklad Jupiter v našej slnečnej sústave. Stanovenie veľkosti najmenších hviezd navyše poskytuje nepriame, zásadné informácie o správaní sa látky v extrémnych podmienkach [5].
Až donedávna bolo urobených veľmi málo pozorovaní a málo sa vedelo o hviezdach s nízkou hmotnosťou. V tomto okamihu sú presné hodnoty polomerov známe iba pre štyri hviezdy s hmotnosťou menšou ako jedna tretina hmotnosti Slnka (porovnaj ESO PR 22/02 pre merania vykonané pomocou interferometra veľmi veľkého ďalekohľadu) a vôbec žiadne pre hmotnosti pod jednou osminou solárnej hmoty.
Táto situácia sa teraz dramaticky mení. Pozorovania s veľmi veľkým ďalekohľadom skutočne viedli k objavu siedmich nových zatmievateľných dvojhviezd, ktoré skrývajú hviezdy s hmotnosťou pod tretinou hmotnosti Slnka.
Tento nový súbor pozorovaní tak takmer strojnásobil počet hviezd s nízkou hmotnosťou, pre ktoré sú známe presné polomery a hmotnosti. A ešte lepšie - jedna z týchto hviezd sa teraz javí ako najmenšia známa!
Hviezdy s veľkosťou planéty
Novoobjavený hviezdny trpaslík je spoločník OGLE-TR-122, pomerne vzdialenej hviezdy v galaxii Mliečnej dráhy, ktorá je videná v smere k južnej konštelácii Carina.
Program OGLE odhalil, že v prípade OGLE-TR-122 dochádza k 1,5% poklesu jasu raz za 7 dní, 6 hodín a 27 minút, pričom vždy trvá niečo cez 3 hodiny (približne 188 minút). Merania FLAMES / UVES, vykonané počas 6 nocí v marci 2004, odhaľujú zmeny radiálnej rýchlosti tohto obdobia s amplitúdou asi 20 km / s. Toto je jasný podpis hviezdy s veľmi nízkou hmotnosťou, blízko limitu horenia vodíka, ktorý obieha okolo OGLE-TR-122. Tento spoločník dostal meno OGLE-TR-122b.
Ako Fran? Ois Bouchy z Observatoire Astronomique Marseille Provence (Francúzsko) vysvetľuje: „V kombinácii s informáciami zhromaždenými spoločnosťou OGLE nám naše spektroskopické údaje teraz umožňujú určiť povahu mohutnejšej hviezdy v systéme, ktorá sa javí ako slnečná- Páči sa mi to".
Táto informácia sa potom môže použiť na určenie hmotnosti a polomeru oveľa menšieho sprievodného spoločníka OGLE-TR-122b. Hĺbka (zníženie jasu) tranzitu skutočne poskytuje priamy odhad pomeru medzi polomermi dvoch hviezd a spektroskopická obežná dráha poskytuje jedinečnú hodnotu hmotnosti spoločníka, len čo je známa hmotnosť väčšej hviezdy. ,
Astronómovia zistili, že OGLE-TR-122b váži jednu jedenástinu hmotnosti Slnka a má priemer, ktorý je iba jedna osmina slnečnej. Hoci je hviezda stále 96-krát hmotnejšia ako Jupiter, je iba o 16% väčšia ako táto obrovská planéta!
Hustá hviezda
„Predstavte si, že do Jupitera pridáte 95-násobok svojej vlastnej hmotnosti a napriek tomu skončí s hviezdou, ktorá je iba o niečo väčšia,“ navrhuje Claudio Melo z spoločnosti ESO a člen tímu astronómov, ktorý vypracoval štúdiu. "Objekt sa len zmenšuje, aby sa vytvoril priestor pre ďalšie záležitosti, ktoré sa stávajú čoraz hustšími."
Hustota takejto hviezdy je viac ako 50-krát väčšia ako hustota Slnka.
„Tento výsledok ukazuje na existenciu hviezd, ktoré vyzerajú prekvapivo ako planéty, dokonca aj z blízka“, zdôrazňuje Frederic Pont z Ženevského observatória (Švajčiarsko). "Nie je divné si predstaviť, že aj keby sme mali prijímať obrázky od budúcej vesmírnej sondy priblíženej k takémuto objektu v blízkom dosahu, nebolo by ľahké rozoznať, či ide o hviezdu alebo planétu?"
Ako všetky hviezdy, OGLE-TR-122b skutočne produkuje energiu vo svojom vnútri prostredníctvom jadrových reakcií. Táto vnútorná výroba energie je však kvôli svojej nízkej hmotnosti veľmi nízka, najmä v porovnaní s energiou vyrobenou jej spoločníckou hviezdou podobnou slnečnému žiareniu.
Nemenej pozoruhodný je fakt, že exoplanety obiehajúce veľmi blízko k ich hostiteľskej hviezde, takzvané „horúce Jupitery“, majú polomery, ktoré môžu byť väčšie ako novo nájdená hviezda. Napríklad polomer exoplanety HD209458b je asi o 30% väčší ako polomer Jupitera. Je teda podstatne väčšia ako OGLE-TR-122b!
maškarných
Tento objav má tiež hlboké dôsledky pre prebiehajúce hľadanie exoplanet. Tieto pozorovania jasne ukazujú, že niektoré hviezdne objekty môžu produkovať presne rovnaké fotometrické signály (zmeny jasu) ako prechádzajú planéty podobné Jupiteru [6]. Táto štúdia navyše ukázala, že takéto hviezdy nie sú zriedkavé.
Hviezdy ako OGLE-TR-122b sú teda maskotmi medzi obrovskými exoplanetami a na ich odlíšenie od planetárnych bratrancov je potrebná vonkajšia starostlivosť. Odhalenie takýchto malých hviezd sa dá vykonať iba pomocou následných spektrálnych meraní s vysokým rozlíšením a najväčších ďalekohľadov. Pre veľmi veľký ďalekohľad je ešte viac práce!
Viac informácií
Informácie obsiahnuté v tejto tlačovej správe vychádzajú z výskumného článku, ktorý sa objaví hneď ako list editorovi v poprednom výskumnom časopise „Astronomy & Astrophysics“ („Planétová tranzitná hviezda okolo OGLE-TR-122“ od F.). Pont a kol.). Príspevok je k dispozícii vo formáte PDF na webovej stránke A&A.
Poznámky
[1]: Hnedí trpaslíci alebo „zlyhané hviezdy“ sú objekty, ktoré sú až 75-krát hmotnejšie ako Jupiter. Sú príliš malé na to, aby sa vo vnútornom prostredí vznietili hlavné procesy jadrovej fúzie.
[2]: Polomer planéty Jupiter je asi 10-krát menší ako polomer hviezdy slnečného typu, tj pokrýva asi 1/100 povrchu tejto hviezdy, a preto blokuje asi 1% hviezdneho svetla počas tranzitu.
[3]: Tím sa skladá z pápeža Pont, Michela Mayora, Didiera Queloza a Svätého Phana Udryho zo Ženevského observatória vo Švajčiarsku, Claudia Mela z ESO-Čile, Française Bouchyho z Observatoire Astronomique Marseille Provence vo Francúzsku. a Nuno Santos z Astronomického observatória v Lisabone v Portugalsku.
[4]: Znamená to meranie rýchlosti 180 km / h. Pre porovnanie, pohyb Slnka vyvolaný Jupiterom je asi 13 m / s alebo 47 km / h. Tento pohyb je úmerný hmotnosti planéty a nepriamo úmerný druhej odmocnine jej vzdialenosti od hviezdy.
[5]: Pre normálnu hviezdu ako je Slnko, ktorej hmota sa správa ako dokonalý plyn, je hviezdna veľkosť úmerná hmotnosti. Pre hviezdy s nízkou hmotnosťou sa však kvantové efekty stávajú dôležitými a hviezdna hmota sa stáva „degenerovanou“, čím odoláva kompresii oveľa viac ako dokonalý plyn. V prípade predmetov s hmotnosťou nižšou ako 75-násobkom hmotnosti Jupitera, t. J. Hnedých trpaslíkov, je látka úplne degenerovaná a ich veľkosť nezávisí od hmotnosti.
[6]: Všimnite si, že vzdialený tranzitný objekt - hviezda alebo planéta - bude vždy vytvárať „pokles“ jasu, akokoľvek jasný je sám. Pred a po tranzite sa zaznamenaný jas rovná súčtu jasu centrálnej hviezdy a jasu obiehajúceho objektu. Počas tranzitu je zaznamenaný jas tento súčet mínus svetlo emitované tou časťou centrálnej hviezdy, ktorá je zakrytá.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
