Výskumná skupina medzinárodného tímu astronómov [2] poskytuje presvedčivé argumenty v prospech, ale konečná odpoveď teraz čaká na ďalšie pozorovania.
V priebehu posledných rokov astronomické snímky pri niekoľkých príležitostiach odhalili slabé objekty, ktoré boli vidieť v blízkosti oveľa jasnejších hviezd. Niektorí z nich boli považovaní za obiehajúce exoplanety, ale po ďalšom štúdiu sa žiaden z nich nemohol postaviť skutočnému testu. Niektorí sa ukázali byť slabými hviezdnymi spoločníkmi, iní boli úplne nesúvisiace hviezdy na pozadí. Tento sa môže líšiť.
V apríli tohto roku tím európskych a amerických astronómov zistil slabý a veľmi červený bod svetla veľmi blízko (v uhlovej vzdialenosti 0,8 arcsec) objektu hnedého trpaslíka označeného ako 2MASSWJ1207334-393254. Známy tiež ako „2M1207“, je to „zlyhaná hviezda“, t. J. Telo príliš malé na to, aby sa hlavné procesy jadrovej fúzie vznietili vo svojom vnútri a teraz produkujú energiu kontrakciou. Je členom hviezdneho združenia TW Hydrae, ktoré sa nachádza vo vzdialenosti asi 230 svetelných rokov. Tento objav sa uskutočnil pomocou zariadenia NACO podporovaného adaptívnou optikou [3] na teleskopu VLT Yepun s dĺžkou 8,2 m na observatóriu ESO Paranal (Chile).
Chabý objekt je viac ako stokrát slabší ako 2M1207 a jeho blízko infračervené spektrum bolo získané s veľkým úsilím v júni 2004 spoločnosťou NACO na technickej hranici výkonného zariadenia. Toto spektrum ukazuje podpisy molekúl vody a potvrdzuje, že objekt musí byť pomerne malý a ľahký.
Žiadne z dostupných pozorovaní nie je v rozpore s tým, že môže ísť o exoplanet na obežnej dráhe okolo 2M1207. Pri zohľadnení infračervených farieb a spektrálnych údajov výpočty vývojového modelu poukazujú na planétu s hmotnosťou 5 jupiterov na obežnej dráhe okolo 2M1207. Stále však nedovoľujú jasné rozhodnutie o skutočnej povahe tohto zaujímavého objektu. Astronómovia ho preto označujú ako „spoločníka kandidátov na obrovskú planétu (GPCC)“ [4].
Teraz sa uskutočnia pozorovania, aby sa zistilo, či je pohyb na oblohe GPCC kompatibilný s pohybom planéty obiehajúcej okolo 2M1207. Toto by sa malo prejaviť najneskôr do 1-2 rokov.
Len kúsok svetla
Od roku 1998 študuje tím európskych a amerických astronómov [2] prostredie mladých blízkych „hviezdnych združení“, t. J. Veľkých konglomerátov väčšinou mladých hviezd a oblakov prachu a plynu, z ktorých boli nedávno vytvorené.
Hviezdy v týchto asociáciách sú ideálnymi cieľmi pre priame zobrazovanie subhviezdnych spoločníkov (planéty alebo hnedé trpasličí objekty). Vedúci tímu, astronóm ESO Gael Chauvin poznamenáva, že „bez ohľadu na ich povahu sú podzemné objekty omnoho teplejšie a jasnejšie, keď sú mladé - desiatky miliónov rokov -, a preto ich možno ľahšie odhaliť ako staršie objekty podobnej hmotnosti“.
Tím sa zameral najmä na štúdium asociácie TW Hydrae. Nachádza sa v smere súhvezdia Hydra (Vodný had) hlboko na južnej oblohe vo vzdialenosti asi 230 svetelných rokov. Na tento účel použili zariadenie NACO [3] na 8,2 m ďalekohľade VLT Yepun, jednom zo štyroch obrovských ďalekohľadov na observatóriu ESO Paranal v severnom Čile. Adaptívna optika prístroja (AO) prekonáva deformácie spôsobené atmosférickými turbulenciami a vytvára mimoriadne ostré snímky blízke infračervenému žiareniu. Infračervené čelo vlny bolo podstatnou súčasťou systému AO pre úspech týchto pozorovaní. Tento jedinečný prístroj sníma deformáciu blízkeho infračerveného obrazu, t.j. v oblasti vlnových dĺžok, kde objekty ako 2M1207 (pozri nižšie) sú oveľa jasnejšie ako vo viditeľnom rozsahu.
Asociácia TW Hydrae obsahuje hviezdu s obiehajúcim spoločníkom hnedého trpaslíka, približne 20-násobok hmotnosti Jupitera a štyri hviezdy obklopené zaprášenými protoplanetárnymi diskami. Hnedé objekty trpaslíka sú „zlyhané hviezdy“, t. J. Telá príliš malé na to, aby sa jadrové procesy v ich vnútri vznietili a teraz produkujú energiu kontrakciou. Nevyžarujú takmer žiadne viditeľné svetlo. Rovnako ako Slnko a obrie planéty v slnečnej sústave, sú zložené hlavne z plynného vodíka, pravdepodobne s vírivými mrakmi.
Pri sérii expozícií uskutočnených pomocou rôznych optických filtrov astronómovia objavili malú červenú škvrnu svetla, len 0,8 arcsec od objektu hnedého trpaslíka TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254 alebo iba „2M1207“, porovnaj PR Foto 26a / 04. Slabý obrázok je viac ako stokrát slabší ako v prípade 2M1207. „Keby sa tieto snímky získali bez adaptívnej optiky, tento objekt by sa nevidel,“ hovorí Gael Chauvin.
Christophe Dumas, ďalší člen tímu, je nadšený: „Vzrušenie z videnia tohto slabého zdroja svetla v reálnom čase na displeji prístroja bolo neuveriteľné. Aj keď je to určite oveľa väčšie ako pozemský objekt, je to podivný pocit, že to môže byť prvý planetárny systém, ktorý je mimo nášho vlastného obrazu. “
Exoplanet alebo hnedý trpaslík?
Aká je povaha tohto slabého objektu [4]? Mohla by to byť exoplaneta na obežnej dráhe okolo tohto mladého hnedého trpaslíka v projektovanej vzdialenosti asi 8 250 miliónov km (približne dvojnásobná vzdialenosť medzi Slnkom a Neptúnom)?
"Ak je kandidátskou spoločníčkou 2M1207 skutočne planéta, bolo by to po prvýkrát, čo gravitačné zviazaný exoplanet bol zobrazený okolo hviezdy alebo hnedého trpaslíka," hovorí Benjamin Zuckerman z UCLA, člen tímu a tiež astrobiológia NASA. Institute.
Použitím spektroskopie s vysokým uhlom rozlíšenia so zariadením NACO tím potvrdil subelulárny štatút tohto objektu - teraz označovaný ako „spoločník kandidátov na obrovskú planétu (GPCC)“ - identifikáciou širokých absorpcií pásiem vo svojej atmosfére, porovnaj , PR Foto 26b / 04.
Spektrum mladej a horúcej planéty - ako môže byť GPCC - bude mať silné podobnosti so starším a mohutnejším objektom, ako je hnedý trpaslík. Keď sa však po niekoľkých desiatkach miliónov rokov ochladí, takýto objekt ukáže spektrálne podpisy obrovskej plynnej planéty, ako sú tie v našej vlastnej slnečnej sústave.
Aj keď je spektrum GPCC dosť „hlučné“, kvôli jeho slabosti, tím bol schopný priradiť mu spektrálnu charakterizáciu, ktorá vylučuje možnú kontamináciu mimogalaktickými objektmi alebo chladnými hviezdami neskorého typu s abnormálnym nadbytkom infračerveného žiarenia, ktorý sa nachádza za hnedý trpaslík.
Po veľmi starostlivom preštudovaní všetkých možností tím zistil, že hoci je to štatisticky veľmi nepravdepodobné, nie je možné úplne vylúčiť možnosť, že tento objekt bude starší a masívnejší, v popredí alebo v pozadí, chladný hnedý trpaslík. Súvisiaca podrobná analýza je k dispozícii vo výslednom výskumnom dokumente, ktorý bol prijatý na uverejnenie v európskom časopise Astronomy & Astrophysics (pozri nižšie).
dôsledky
Hnedý trpaslík 2M1207 má približne 25-násobok hmotnosti Jupitera a je teda asi 42-krát ľahší ako Slnko. Ako člen asociácie TW Hydrae má asi osem miliónov rokov.
Pretože naša slnečná sústava je stará 4 600 miliónov rokov, neexistuje spôsob, ako priamo zmerať, ako sa Zem a iné planéty vytvorili počas prvých desiatok miliónov rokov po vytvorení Slnka. Ak však astronómovia dokážu študovať okolie mladých hviezd, ktoré sú dnes už len desiatky miliónov rokov, potom budú svedkami rôznych planetárnych systémov, ktoré sa teraz formujú, budú môcť oveľa presnejšie porozumieť našim vzdialeným pôvodom.
Anne-Marie Lagrange, členka tímu z observatória Grenoble (Francúzsko), sa pozerá do budúcnosti: „Náš objav predstavuje prvý krok k otvoreniu úplne nového poľa v astrofyzike: zobrazovacie a spektroskopické štúdium planetárnych systémov. Takéto štúdie umožnia astronómom charakterizovať fyzikálnu štruktúru a chemické zloženie obrích a prípadne pozemských planét. “
Následné pozorovania
Berúc do úvahy infračervené farby a spektrálne údaje, ktoré sú k dispozícii pre GPCC, výpočty vývojových modelov poukazujú na planétu s hmotnosťou 5 jupiterov, asi 55-krát vzdialenejšiu od 2M1207, ako je Zem od Slnka (55 AU). Zdá sa, že povrchová teplota je asi 10-krát teplejšia ako Jupiter, asi 1 000 ° C; to sa dá ľahko vysvetliť množstvom energie, ktoré sa musí uvoľniť pri súčasnej rýchlosti sťahovania tohto mladého objektu (v skutočnosti oveľa staršia obrová planéta Jupiter stále vyrába energiu vo svojom vnútri).
Astronómovia budú teraz pokračovať vo svojom výskume, aby potvrdili alebo popreli, či skutočne objavili exoplanetu. Počas nasledujúcich niekoľkých rokov očakávajú, že bezpochyby zistia, či je objekt skutočne planétou na obežnej dráhe okolo hnedého trpaslíka 2M1207 sledovaním toho, ako sa tieto dva objekty pohybujú v priestore, a zisťujú, či sa pohybujú alebo nie. Taktiež zmerajú jas GPCC na viacerých vlnových dĺžkach a môžu sa vyskúšať spektrálnejšie pozorovania.
Niet pochýb o tom, že budúce programy na zobrazovanie exoplanet okolo blízkych hviezd, či už zo zeme s extrémne veľkými ďalekohľadmi vybavenými špeciálne navrhnutou adaptívnou optikou, alebo z vesmíru so špeciálnymi ďalekohľadmi na vyhľadávanie planét, budú z doterajších technologických úspechov veľmi profitovať.
Viac informácií
Výsledky prezentované v tejto tlačovej správe ESO vychádzajú z výskumnej štúdie („Kandidát na obrovskú planétu v blízkosti mladého trpaslíka hnedého“ od G. Chauvin a kol.), Ktorá bola prijatá na zverejnenie a čoskoro sa objaví v poprednom časopise pre výskum „ Astronómia a astrofyzika “. Tu je k dispozícii predtlač.
Poznámky
[1]: Túto tlačovú správu vydávajú súčasne ESO a CNRS (vo francúzštine).
[2]: Tím tvoria Gael Chauvin a Christophe Dumas (ESO-Čile), Anne-Marie Lagrange a Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Francúzsko), Benjamin Zuckerman a Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Francúzsko) a Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). Americkí členovia tímu uznávajú čiastočne financovanie Astrobiologickým ústavom NASA.
[3]: Zariadenie NACO (zo systému NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System a CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) na teleskopu VLT Yepun s priemerom 8,2 m na Paranale ponúka schopnosť vytvárať difrakčné snímky astronomických objektov s obmedzenou difrakciou. , Sníma žiarenie v tejto vlnovej oblasti pomocou N90C10 dichroickej; 90 percent toku sa prenáša do snímača čela vlny a 10 percent do blízkej infračervenej kamery CONICA. Tento režim je užitočný najmä na ostré zobrazovanie červených a veľmi hviezdnych alebo subelárnych objektov s veľmi nízkou hmotnosťou. Korektor adaptívnej optiky (NAOS) bol postavený na základe zmluvy o ESO úradmi National National d'Etudes et de Recherches A Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) a laboratóriami LESIA a GEPI Observatoire de Paríž vo Francúzsku v spolupráci s ESO. Kamera CONICA bola na základe zmluvy o ESO postavená v Nemecku spoločnosťou Max-Planck-Institut f Astronomie (MPIA) (Heidelberg) a Institutom Max-Planck ff. Extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) v Nemecku s ESO.
[4]: Aký je rozdiel medzi malým hnedým trpaslíkom a exoplanetou? Hranica medzi nimi sa stále skúma, zdá sa však, že hnedý trpaslík sa vytvára rovnakým spôsobom ako hviezdy, tj kontrakciou v medzihviezdnom oblaku, zatiaľ čo planéty sa vytvárajú v rámci stabilných obvodových diskov prostredníctvom kolízie / narastania planetesimálov alebo diskov. nestability. To znamená, že hnedí trpaslíci sa formujú rýchlejšie (menej ako 1 milión rokov) ako planéty (~ 10 miliónov rokov). Ďalším spôsobom, ako oddeliť tieto dva druhy objektov, je hmota (pretože sa to deje aj medzi hnedými trpaslíkmi a hviezdami): (obrie) planéty sú ľahšie ako asi 13 jupiterových hmôt (kritická hmota potrebná na zapálenie deutériovej fúzie), hnedé trpaslíky sú ťažšie. Bohužiaľ, prvá definícia sa nemôže použiť v praxi, napríklad pri detekcii slabého spoločníka ako v tomto prípade, pretože pozorovania neposkytujú informácie o spôsobe, akým bol objekt vytvorený. Naopak, vyššie uvedené hmotnostné kritérium je užitočné v tom zmysle, že spektroskopia a astrometria slabého objektu, spolu s príslušnými evolučnými modelmi, môžu odhaliť hmotu, a tým aj povahu objektu.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
