Vďaka výkonnej novej vysokokontrastnej kamere nainštalovanej v telefóne Very Large Telescope sa získali fotografie spoločníka s nízkou hmotnosťou veľmi blízko hviezdy. To umožnilo astronómom prvýkrát priamo merať hmotnosť mladého veľmi nízkohmotného objektu.
Objekt, viac ako 100-krát slabší ako jeho hostiteľská hviezda, je stále 93-krát hmotnejší ako Jupiter. A zdá sa, že je takmer dvakrát tak ťažký, ako to predpovedá teória.
Tento objav preto naznačuje, že z dôvodu chýb v modeloch mohli astronómovia nadhodnotiť počet mladých „hnedých trpaslíkov“ a „voľne plávajúcich“ extrasolárnych planét.
Výherná kombinácia
Hviezdu možno charakterizovať mnohými parametrami. Jeden má však zásadný význam: jeho hmotnosť. O jej osude rozhodne hmota hviezdy. Nie je preto žiadnym prekvapením, že astronómovia sa snažia získať presnú mieru tohto parametra.
Toto však nie je ľahká úloha, najmä pre tých najmenších, tých, ktorí sú na hranici medzi hviezdami a hnedými trpasličími predmetmi. Hnedí trpaslíci, alebo „zlyhané hviezdy“, sú objekty, ktoré sú až 75-krát hmotnejšie ako Jupiter, príliš malé na to, aby sa vo vnútornom prostredí vznietili hlavné procesy jadrovej fúzie.
Na určenie hmotnosti hviezdy sa astronómovia vo všeobecnosti pozerajú na pohyb hviezd v binárnom systéme. A potom použite rovnakú metódu, ktorá umožňuje určiť hmotnosť Zeme, poznať vzdialenosť Mesiaca a čas, ktorý jeho satelitu potrebuje na dokončenie jednej plnej obežnej dráhy (tzv. „Keplerov tretí zákon“). Rovnakým spôsobom tiež zmerali hmotnosť Slnka tým, že poznali vzdialenosť Zem - Slnko a čas - jeden rok -, aby naša planéta podnikla prehliadku okolo Slnka.
Problém s predmetmi s nízkou hmotnosťou je v tom, že sú veľmi slabé a často sa budú skrývať v odlesku jasnejšej hviezdy, ktorú obiehajú, a to aj pri pohľade na veľké ďalekohľady.
Astronómovia však našli spôsoby, ako prekonať tento problém. Preto sa spoliehajú na kombináciu dobre premyslenej stratégie pozorovania s najmodernejšími nástrojmi.
Vysoko kontrastná kamera
Po prvé, astronómovia hľadajúci objekty s veľmi nízkou hmotnosťou sa pozerajú na mladé hviezdy v okolí, pretože sprievodné objekty s nízkou hmotnosťou budú najjasnejšie, kým budú mladé, a to ešte predtým, ako sa stiahnu a ochladia.
V tomto konkrétnom prípade medzinárodný tím astronómov [1] pod vedením Lairda Closea (Steward Observatory, University of Arizona) študoval hviezdu AB Doradus A (AB Dor A). Táto hviezda sa nachádza asi 48 svetelných rokov a má „iba“ 50 miliónov rokov. Pretože poloha AB Sky A na oblohe sa „kolísa“, kvôli gravitačným ťahom hviezdicového objektu sa od začiatku 90. rokov minulého storočia verilo, že AB Dor A musí mať spoločníka s nízkou hmotnosťou.
Na fotografovanie tohto spoločníka a získanie komplexného súboru údajov o ňom použil Close a jeho kolegovia nový nástroj na veľmi veľkom ďalekohľade Európskej južnej observatória. Táto nová vysoko kontrastná optická kamera s vysokým kontrastom, Simultánne diferenciálne zobrazovacie zariadenie NACO alebo NACO SDI [2], bola špeciálne vyvinutá spoločnosťou Laird Close a Rainer Lenzen (Inštitút Max-Planck pre astronómiu v nemeckom Heidelbergu) na lov extrasolárnych planét. Kamera SDI zvyšuje schopnosť VLT a jeho adaptívneho optického systému detekovať slabé spoločníky, ktoré by za normálnych okolností stratili oslnenie primárnej hviezdy.
Svetová premiéra
Keď otočili tento fotoaparát smerom k AB Dor A vo februári 2004, boli prvýkrát schopní predstaviť spoločníka tak slabého - 120-krát slabší ako jeho hviezda - a tak blízko jeho hviezdy.
Markus Hartung (ESO), člen tímu: „Táto svetová premiéra bola možná iba vďaka jedinečným schopnostiam nástroja NACO SDI na VLT. Hubbleov vesmírny teleskop sa v skutočnosti pokúsil, ale nedokázal odhaliť spoločníka, pretože bol príliš slabý a príliš blízko k oslneniu primárnej hviezdy. “
Malá vzdialenosť medzi hviezdou a slabým spoločníkom (0,156 arcsec) je rovnaká ako šírka jednej eurovej mince (2,3 cm), keď sa na ňu pozeráme 20 km ďaleko. Spoločník, nazývaný AB Dor C, bol videný vo vzdialenosti 2,3-násobku priemernej vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Dokončí cyklus okolo svojej hostiteľskej hviezdy za 11,75 rokov na pomerne excentrickej obežnej dráhe.
Astronómovia mohli pomocou presnej polohy spoločníka spolu so známou „kolísavosťou“ hviezdy presne určiť hmotnosť sprievodnej spoločnosti. Objekt, ktorý je viac ako stokrát slabší ako jeho blízka primárna hviezda, má jednu desatinu hmotnosti svojej hostiteľskej hviezdy, t. J. Je 93-krát hmotnejší ako Jupiter. Je teda mierne nad hranicou hnedého trpaslíka.
Použitím NACO na VLT astronómovia ďalej pozorovali AB Dor C pri infračervených vlnových dĺžkach, aby zmerali jeho teplotu a svietivosť.
"Boli sme prekvapení, keď sme zistili, že spoločník bol o 400 stupňov (Celzia) chladnejší a 2,5-krát slabší, ako predpovedajú najnovšie modely pre predmet tejto hmoty," povedal Close.
„Teória predpovedá, že tento nízkohmotný chladný objekt bude mať asi 50 Jupiterov. Teória je však nesprávna: tento objekt je skutočne medzi 88 až 98 masami Jupitera. “
Tieto nové zistenia preto spochybňujú súčasné predstavy o populácii hnedých trpaslíkov a možnej existencii široko propagovaných „voľne sa vznášajúcich“ extrasolárnych planét.
Ak sú mladé predmety, ktoré boli doteraz identifikované ako hnedí trpaslíci, dvakrát také masívne, ako sa predpokladalo, mnohými musia byť skôr hviezdy s nízkou hmotnosťou. A objekty, ktoré boli nedávno identifikované ako „voľne plávajúce“ planéty, sú zase pravdepodobne hnedými trpaslíkmi s nízkou hmotnosťou.
Pre Closea a jeho kolegov „tento objav prinúti astronómov, aby prehodnotili, aké masy najmenších predmetov vyrobených v prírode skutočne sú.“
Viac informácií
Práca tu uvedená sa javí ako list v 20. vydaní časopisu Nature („Dynamická kalibrácia vzťahu hmotnosť-svietivosť pri veľmi nízkych hviezdnych hmotách a mladom veku“ od L. Close a kol.).
Poznámky
[1]: Tím tvoria Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek a Beth Biller (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, USA), Rainer Lenzen a Wolfgang Brandner (Max-Planck Institute for Astronomie, Heidelberg, Nemecko), Jose C. Guirado (University of Valencia, Španielsko) a Markus Hartung a Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: Fotoaparát NACO SDI je jedinečný typ kamery využívajúci adaptívnu optiku, ktorá odstraňuje rozmazané efekty zemskej atmosféry a vytvára tak extrémne ostré obrázky. SDI rozdeľuje svetlo z jednej hviezdy na štyri rovnaké obrazy a potom prechádza výslednými lúčmi cez štyri mierne odlišné filtre (citlivé na metán). Keď filtrované svetelné lúče zasiahnu detektorové pole fotoaparátu, astronómovia môžu obrázky odpočítať, aby jasná hviezda zmizla, čím odhalí slabší, chladnejší objekt, ktorý je inak skrytý v rozptýlenom svetle halo („oslnenie“). Unikátne snímky Saturnovho satelitu Titan získané skôr s NACO SDI boli publikované v ESO PR 09/04.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
