Artykuł badawczy międzynarodowego zespołu astronomów [2] zawiera solidne argumenty przemawiające na korzyść, ale ostateczna odpowiedź oczekuje teraz na dalsze obserwacje.
W ciągu ostatnich lat kilkakrotnie zdjęcia astronomiczne ujawniły słabe obiekty, widoczne w pobliżu znacznie jaśniejszych gwiazd. Uważano, że niektóre z nich krążą wokół egzoplanet, ale po dalszych badaniach żadna z nich nie była w stanie wytrzymać prawdziwej próby. Niektórzy okazali się słabymi towarzyszami gwiazd, inni byli całkowicie niezwiązanymi gwiazdami tła. Ten może być inny.
W kwietniu tego roku zespół europejskich i amerykańskich astronomów wykrył słaby i bardzo czerwony punkt świetlny bardzo blisko (w odległości 0,8 sekundy kątowej) obiektu brązowo-karłowatego, oznaczonego jako 2MASSWJ1207334-393254. Znana również jako „2M1207”, jest to „nieudana gwiazda”, tj. Ciało zbyt małe, aby główne procesy syntezy jądrowej mogły zapalić się w jego wnętrzu i teraz wytwarzają energię w wyniku skurczu. Jest członkiem stowarzyszenia gwiazd TW TW Hydrae, które znajduje się w odległości około 230 lat świetlnych. Odkrycia dokonano za pomocą urządzenia NACO z obsługą optyki adaptacyjnej [3] w 8,2-metrowym teleskopie Yepun VLT w Obserwatorium Paranalskim ESO (Chile).
Słaby obiekt jest ponad 100 razy słabszy niż 2M1207, a jego widmo w bliskiej podczerwieni zostało uzyskane z wielkim wysiłkiem w czerwcu 2004 r. Przez NACO, na granicy technicznej potężnego obiektu. Widmo to pokazuje sygnatury cząsteczek wody i potwierdza, że obiekt musi być stosunkowo mały i lekki.
Żadna z dostępnych obserwacji nie zaprzecza, że może to być egzoplaneta na orbicie wokół 2M1207. Biorąc pod uwagę kolory podczerwieni i dane spektralne, obliczenia modelu ewolucyjnego wskazują na planetę o masie 5 Jowisza na orbicie około 2M1207. Nadal jednak nie pozwalają na jednoznaczną decyzję dotyczącą prawdziwej natury tego intrygującego obiektu. A zatem astronomowie nazywają to „Towarzyszem kandydatów Giant Planet (GPCC)” [4].
Zostaną teraz przeprowadzone obserwacje w celu ustalenia, czy ruch na niebie GPCC jest zgodny z ruchem planety krążącej wokół 2M1207. Powinno to stać się widoczne najpóźniej w ciągu 1-2 lat.
Tylko odrobina światła
Od 1998 r. Zespół europejskich i amerykańskich astronomów [2] bada środowisko młodych, pobliskich „stowarzyszeń gwiezdnych”, tj. Dużych skupisk głównie młodych gwiazd oraz chmur pyłu i gazu, z których zostały niedawno utworzone.
Gwiazdy w tych skojarzeniach są idealnymi celami do bezpośredniego obrazowania towarzyszy podgwiezdnych (planet lub obiektów brązowego karła). Lider zespołu, astronom z ESO, Gael Chauvin, zauważa, że „bez względu na ich naturę, obiekty podgwiezdne są znacznie gorętsze i jaśniejsze, gdy są młode - dziesiątki milionów lat - i dlatego można je łatwiej wykryć niż starsze obiekty o podobnej masie”.
Zespół szczególnie skoncentrował się na badaniu Stowarzyszenia TW Hydrae. Znajduje się w kierunku konstelacji Hydry (Wodny Wąż) głęboko w głąb południowego nieba, w odległości około 230 lat świetlnych. W tym celu wykorzystali obiekt NACO [3] przy 8,2-metrowym teleskopie VLT Yepun, jednym z czterech gigantycznych teleskopów w Obserwatorium Paranal ESO w północnym Chile. Adaptacyjna optyka instrumentu (AO) eliminuje zniekształcenia wywołane turbulencjami atmosferycznymi, tworząc wyjątkowo ostre obrazy w bliskiej podczerwieni. Czujnik czoła fali podczerwieni był istotnym elementem systemu AO dla powodzenia tych obserwacji. Ten unikalny instrument wykrywa deformację obrazu w bliskiej podczerwieni, tj. W obszarze długości fali, w którym obiekty takie jak 2M1207 (patrz poniżej) są znacznie jaśniejsze niż w zakresie widzialnym.
Stowarzyszenie TW Hydrae zawiera gwiazdę z orbitującym towarzyszem brązowego karła, około 20 razy większą niż masa Jowisza, oraz cztery gwiazdy otoczone zakurzonymi dyskami protoplanetarnymi. Brązowe obiekty karłowate są „gwiazdami nieudanymi”, tj. Ciałami zbyt małymi, aby procesy jądrowe mogły zapalić się w ich wnętrzu i wytwarzają teraz energię przez skurcz. Nie emitują prawie żadnego światła widzialnego. Podobnie jak Słońce i gigantyczne planety w Układzie Słonecznym, składają się głównie z gazu wodorowego, być może z wirującymi pasami chmur.
Na serii ekspozycji wykonanych przez różne filtry optyczne astronomowie odkryli maleńką czerwoną plamkę światła, zaledwie 0,8 sekundy kątowej od obiektu brązowo-karłowatego TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254, lub po prostu „2M1207”, por. PR Zdjęcie 26a / 04. Słaby obraz jest ponad 100 razy słabszy niż w przypadku 2M1207. „Gdyby te obrazy zostały uzyskane bez adaptacyjnej optyki, obiekt ten nie byłby widoczny” - mówi Gael Chauvin.
Christophe Dumas, inny członek zespołu, jest entuzjastycznie nastawiony: „Dreszczyk emocji związany z widzeniem tego słabego źródła światła w czasie rzeczywistym na wyświetlaczu instrumentów był niewiarygodny. Chociaż z pewnością jest znacznie większy niż obiekt wielkości Ziemi, dziwne jest wrażenie, że może to być pierwszy układ planetarny poza naszym własnym wyobrażeniem. ”
Egzoplaneta czy brązowy karzeł?
Jaka jest natura tego słabego obiektu [4]? Czy może to być egzoplaneta na orbicie wokół tego młodego brązowego karła w przewidywanej odległości około 8 250 milionów kilometrów (około dwa razy większej niż Słońce i Neptune)?
„Jeśli kandydat na towarzysza 2M1207 jest naprawdę planetą, byłby to pierwszy raz, gdy grawitacyjnie związana egzoplaneta została zobrazowana wokół gwiazdy lub brązowego karła”, mówi Benjamin Zuckerman z UCLA, członek zespołu, a także Astrobiologia NASA Instytut.
Korzystając ze spektroskopii o wysokiej rozdzielczości kątowej w obiekcie NACO, zespół potwierdził status podobieństwa tego obiektu - obecnie określanego jako „Giant Planet Candidate Companion (GPCC)” - poprzez identyfikację szerokiego absorpcji pasma wodnego w jego atmosferze, por. . PR Zdjęcie 26b / 04.
Spektrum młodej i gorącej planety - jak GPCC - może mieć silne podobieństwo do starszego i bardziej masywnego obiektu, takiego jak brązowy karzeł. Jednak gdy ostygnie po kilkudziesięciu milionach lat, obiekt taki pokaże spektralne sygnatury gigantycznej planety gazowej, takie jak te w naszym Układzie Słonecznym.
Chociaż widmo GPCC jest dość „hałaśliwe” ze względu na jego słabość, zespół był w stanie przypisać mu charakterystykę spektralną, która wyklucza ewentualne zanieczyszczenie obiektami pozagalaktycznymi lub chłodnymi gwiazdami późnego typu z nienormalnym nadmiarem podczerwieni, zlokalizowanym poza brązowy karzeł.
Po bardzo uważnym przestudiowaniu wszystkich opcji zespół stwierdził, że chociaż jest to statystycznie bardzo nieprawdopodobne, nie można całkowicie wykluczyć możliwości, że obiekt ten może być starszy i bardziej masywny, na pierwszym planie lub w tle, fajny brązowy karzeł. Powiązana szczegółowa analiza jest dostępna w wynikowym artykule badawczym, który został zaakceptowany do publikacji w europejskim czasopiśmie Astronomy & Astrophysics (patrz poniżej).
Implikacje
Brązowy karzeł 2M1207 ma około 25 razy masę Jowisza, a zatem jest około 42 razy lżejszy od Słońca. Jako członek Stowarzyszenia TW Hydrae ma on około ośmiu milionów lat.
Ponieważ nasz układ słoneczny ma 4600 milionów lat, nie ma sposobu, aby bezpośrednio zmierzyć, w jaki sposób Ziemia i inne planety powstały w ciągu pierwszych dziesiątek milionów lat po powstaniu Słońca. Ale jeśli astronomowie będą w stanie zbadać bliskość młodych gwiazd, które mają teraz zaledwie kilkadziesiąt milionów lat, to obserwując różne formujące się obecnie układy planetarne, będą w stanie znacznie dokładniej zrozumieć nasze odległe pochodzenie.
Anne-Marie Lagrange, członkini zespołu z Grenoble Observatory (Francja), patrzy w przyszłość: „Nasze odkrycie stanowi pierwszy krok w kierunku otwarcia zupełnie nowej dziedziny astrofizyki: obrazowania i badania spektroskopowego układów planetarnych. Takie badania umożliwią astronomom scharakteryzowanie budowy fizycznej i składu chemicznego planet olbrzymich i ostatecznie planet podobnych do lądowych. ”
Obserwacje uzupełniające
Biorąc pod uwagę kolory podczerwieni i dane spektralne dostępne dla GPCC, obliczenia modelu ewolucyjnego wskazują na planetę o masie 5 Jowisza, około 55 razy bardziej oddaloną od 2M1207 niż Ziemia od Słońca (55 AU). Temperatura powierzchni wydaje się około 10 razy wyższa niż Jowisza, około 1000 ° C; łatwo to wytłumaczyć ilością energii, która musi zostać uwolniona podczas obecnego tempa kurczenia się tego młodego obiektu (w rzeczywistości znacznie starsza gigantyczna planeta Jowisz nadal wytwarza energię w swoim wnętrzu).
Astronomowie będą teraz kontynuować badania, aby potwierdzić lub zaprzeczyć, czy faktycznie odkryli egzoplanetę. W ciągu najbliższych kilku lat spodziewają się ponad wszelką wątpliwość, czy obiekt jest planetą na orbicie wokół brązowego karła 2M1207, obserwując, jak oba obiekty poruszają się w przestrzeni, i dowiadują się, czy poruszają się razem. Będą również mierzyć jasność GPCC przy wielu długościach fal i można spróbować przeprowadzić więcej obserwacji spektralnych.
Nie ma wątpliwości, że przyszłe programy do obrazowania egzoplanet wokół pobliskich gwiazd, albo z ziemi za pomocą bardzo dużych teleskopów wyposażonych w specjalnie zaprojektowaną optykę adaptacyjną, lub z kosmosu ze specjalnymi teleskopami do znajdowania planet, znacznie skorzystają z obecnych osiągnięć technologicznych.
Więcej informacji
Wyniki przedstawione w niniejszym komunikacie prasowym ESO są oparte na dokumencie badawczym („Giant Planet Candidate near the Young Brown Dwarf” autorstwa G. Chauvina i in.), Który został przyjęty do publikacji i wkrótce ukaże się w wiodącym czasopiśmie badawczym „ Astronomia i astrofizyka ”. Przedruk jest dostępny tutaj.
Notatki
[1]: Niniejsza informacja prasowa jest wydawana jednocześnie przez ESO i CNRS (w języku francuskim).
[2]: Zespół składa się z Gael Chauvin i Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange i Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Francja), Benjamin Zuckerman i Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Francja) i Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). Amerykańscy członkowie zespołu częściowo potwierdzają finansowanie przez NASA Astrobiology Institute.
[3]: Obiekt NACO (z NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System oraz CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) w 8,2-metrowym teleskopie VLT Yepun na Paranal oferuje możliwość wytwarzania ograniczonych dyfrakcją obrazów w bliskiej podczerwieni obiektów astronomicznych . Wyczuwa promieniowanie w tym obszarze fali za pomocą dichroiki N90C10; 90 procent strumienia jest przesyłane do czujnika czoła fali, a 10 procent do kamery CONICA w bliskiej podczerwieni. Ten tryb jest szczególnie przydatny do ostrego obrazowania czerwonych i bardzo niskiej masy obiektów gwiezdnych lub podelementowych. Adaptacyjny korektor optyki (NAOS) został zbudowany na podstawie umowy ESO przez Office National d'Etudes et de Recherches Afrospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) oraz laboratoria LESIA i GEPI z Observatoire de Paryż we Francji, we współpracy z ESO. Kamera CONICA została zbudowana na podstawie umowy ESO przez Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) (Heidelberg) i Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) w Niemczech, we współpracy z ESO.
[4]: Jaka jest różnica między małym brązowym karłem a egzoplanetą? Granica między nimi jest wciąż badana, ale wydaje się, że brązowy obiekt karłowaty powstaje w taki sam sposób jak gwiazdy, tj. Przez skurcz w obłoku międzygwiezdnym, podczas gdy planety powstają w stabilnych dyskach okołogwiazdowych poprzez zderzenie / akrecję planetozymali lub dysku niestabilności. Oznacza to, że brązowe karły powstają szybciej (mniej niż 1 milion lat) niż planety (~ 10 milionów lat). Innym sposobem rozdzielenia tych dwóch rodzajów obiektów jest masa (ponieważ odbywa się to również między brązowymi karłami i gwiazdami): (gigantyczne) planety są lżejsze niż około 13 mas Jowisza (masa krytyczna potrzebna do zapłonu syntezy deuteru), brązowe karły są cięższe. Niestety, pierwsza definicja nie może być zastosowana w praktyce, np. Przy wykrywaniu słabego towarzysza, jak w niniejszym przypadku, ponieważ obserwacje nie dostarczają informacji o sposobie ukształtowania obiektu. Przeciwnie, powyższe kryterium masy jest użyteczne w tym sensie, że spektroskopia i astrometria słabego obiektu, wraz z odpowiednimi modelami ewolucyjnymi, mogą ujawnić masę, a zatem i naturę obiektu.
Oryginalne źródło: ESO News Release
