Źródło zdjęcia: ESO
Zespół europejskich astronomów zlokalizował najbliższą odkrytą gwiazdę brązowego karła. Epsilon Indi B ma 45 razy masę Jowisza i zajmuje 400 lat na orbicie głównej gwiazdy.
Zespół europejskich astronomów [2] odkrył obiekt brązowego karła („nieudaną” gwiazdę) mniej niż 12 lat świetlnych od Słońca. Jest to najbliższy jeszcze znany.
Teraz oznaczony jako Epsilon Indi B, jest towarzyszem znanej jasnej gwiazdy na południowym niebie, Epsilon Indi (obecnie „Epsilon Indi A”), wcześniej uważanej za singiel. Układ podwójny jest jednym z dwudziestu najbliższych układów gwiezdnych Słońca.
Brązowy karzeł został odkryty na podstawie stosunkowo szybkiego ruchu po niebie, który dzieli ze swoim jaśniejszym towarzyszem: para porusza się o pełnej średnicy księżycowej w czasie krótszym niż 400 lat. Po raz pierwszy został zidentyfikowany przy użyciu cyfrowych archiwalnych płyt fotograficznych z SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) i potwierdzony przy użyciu danych z Two Micron All Sky Survey (2MASS). Dalsze obserwacje za pomocą przyrządu wrażliwego na bliską podczerwień SOFI w 3,5-metrowym teleskopie ESO (NTT) w Obserwatorium La Silla potwierdziły jego charakter i umożliwiły pomiary jego właściwości fizycznych.
Epsilon Indi B ma masę zaledwie 45 razy większą niż Jowisz, największa planeta w Układzie Słonecznym, a temperatura powierzchni wynosi zaledwie 1000 ° C. Należy do tak zwanej kategorii „karzeł T” obiektów, które znajdują się między domenami i gwiazdami.
Epsilon Indi B to najbliższy i najjaśniejszy znany karzeł T. Przyszłe badania nowego obiektu obiecują dostarczyć astronomom ważnych nowych wskazówek dotyczących powstawania i ewolucji tych egzotycznych ciał niebieskich, jednocześnie dostarczając ciekawych informacji na temat strefy granicznej między planetami i gwiazdami.
Małe ruchome igły w gigantycznych stogach siana
Wyobraź sobie, że jesteś profesjonalnym ornitologiem, który niedawno wrócił do domu z wyprawy do dżungli Ameryki Południowej, gdzie spędziłeś długie tygodnie, korzystając z teleobiektywów o dużej mocy w poszukiwaniu rzadkich gatunków ptaków. Odprężając się, robisz kilka szerokokątnych zdjęć kwitnących kwiatów w swoim ogrodzie z tyłu, bez rozpraszania przez zwykłego kosa lecącego przez wizjer. Dopiero później, gdy dokładnie porównujesz te zatrzaski, zauważysz coś drobnego i niezwykle kolorowego, migoczącego tuż za kosiem: w domu odkryłeś egzotycznego, rzadkiego ptaka.
W podobny sposób zespół astronomów [2] właśnie znalazł jednego z najbliższych sąsiadów Słońca, egzotyczną „nieudaną gwiazdę” znaną jako „brązowy karzeł”, poruszającą się szybko po niebie w konstelacji południowej Indus ( Indyjski). Co ciekawe, w czasach, gdy teleskopy stają się coraz większe i są wyposażone w coraz bardziej wyrafinowane detektory elektroniczne, wciąż wiele można się nauczyć, łącząc stare płyty fotograficzne z tą nowoczesną technologią.
Płyty fotograficzne wykonane przez teleskopy szerokokątne („Schmidt”) w ciągu ostatnich dziesięcioleci zyskały nowe życie dzięki cyfryzacji za pomocą automatycznych urządzeń pomiarowych, umożliwiając komputerom efektywne trałowanie za pomocą ogromnych i nieocenionych archiwów danych, których jeszcze nie ma w pełni wykorzystany [3]. W przypadku Southern Sky Instytut Astronomii w Edynburgu (Szkocja, Wielka Brytania) niedawno wydał skany wykonane przez maszynę SuperCOSMOS płyt obejmującą kilkadziesiąt lat w trzech pasmach optycznych. Dane te doskonale nadają się do wyszukiwania obiektów o dużych ruchach i ekstremalnych kolorach, takich jak brązowe karły w pobliżu Słońca.
Wszystko się porusza - kwestia perspektywy
W astronomii „właściwy ruch” gwiazdy oznacza jej pozorny ruch na sferze niebieskiej; jest zwykle wyrażany w sekundach łukowych rocznie [4]. Odpowiednią rzeczywistą prędkość gwiazdy (w kilometrach na sekundę) można oszacować tylko wtedy, gdy znana jest odległość.
Gwiazda z dużym właściwym ruchem może wskazywać na naprawdę dużą prędkość lub po prostu, że gwiazda jest blisko nas. Analogicznie samolot tuż po starcie ma znacznie niższą rzeczywistą prędkość niż podczas lotu na dużej wysokości, ale dla obserwatora obserwującego w pobliżu lotniska odlatujący samolot wydaje się poruszać znacznie szybciej po niebie.
Proxima Centauri, nasz najbliższy gwiezdny sąsiad, znajduje się w odległości 4,2 lat świetlnych stąd (por. ESO PR 22/02) i ma właściwy ruch 3,8 sekundy łuku / rok (co odpowiada 23 km / s względem Słońca, w kierunku prostopadłym do linii wzroku). Najwyższą znaną gwiazdą właściwego ruchu jest Gwiazda Barnarda w odległości 6 lat świetlnych i poruszająca się z prędkością 10 sekund łukowych / rok (87 km / s względem Słońca). Wszystkie znane gwiazdy w odległości 30 lat świetlnych są obiektami o wysokim ruchu właściwym i poruszają się co najmniej 0,2 sekundy łukowej / rok.
Trawling dla szybko poruszających się obiektów
Od pewnego czasu astronomowie z Instytutu Astrofizycznego w Poczdamie systematycznie komputerowo poszukują obiektów o wysokim ruchu, które pojawiają się na czerwonych fotograficznych płytach nieba, ale nie na równoważnych niebieskich płytach. Ich celem jest identyfikacja nieznanych dotąd fajnych obiektów w sąsiedztwie Słońca.
Wcześniej znaleźli garść nowych obiektów w ciągu 30 lat świetlnych w ten sposób, ale nic tak czerwonego lub poruszającego się zdalnie tak szybko, jak ten, który teraz złapali w gwiazdozbiorze Indusu na południowym niebie. Ten obiekt był widziany tylko na płytkach o najdłuższej długości fali w bazie danych SuperCOSMOS Sky Survey. Poruszał się tak szybko, że na płytach wykonanych w odstępie zaledwie dwóch lat w latach 90. przesunął się na niebie o prawie 10 sekund łukowych, dając właściwy ruch 4,7 sekundy na rok. Był również bardzo słaby przy długościach fal optycznych, dlatego nigdy wcześniej nie został zauważony. Jednak, jak potwierdzono w danych z cyfrowej ankiety Two Micron All Sky Survey (2MASS), zaobserwowano, że jest znacznie jaśniejszy w podczerwieni, z typową kolorystyką chłodnego brązowego karła.
W tym momencie obiekt był uważany za odizolowanego podróżnika. Jednak przeszukanie dostępnych katalogów online szybko ujawniło, że zaledwie 7 minut łuku dalej była znana gwiazda Epsilon Indi. Obie dzielą dokładnie ten sam, bardzo duży, właściwy ruch, a zatem natychmiast stało się jasne, że oba muszą być ze sobą powiązane, tworząc szeroki układ podwójny oddzielony ponad 1500-krotną odległością między Słońcem a Ziemią.
Epsilon Indi jest jedną z 20 najbliższych gwiazd Słońca w odległości zaledwie 11,8 lat świetlnych [5]. Jest to gwiazda karłowata (typu spektralnego K5) o temperaturze powierzchni około 4000 ° C, nieco chłodniejszej niż Słońce. Jako taki często pojawia się w science fiction jako dom mieszkalnego układu planetarnego [6]. Wszystko to pozostaje mocno w sferze spekulacji, ale mimo to wiemy teraz, że z pewnością ma bardzo interesującego towarzysza.
Jest to niezwykłe odkrycie: Epsilon Indi B jest najbliższym gwiazdopodobnym źródłem Słońca znalezionym od 15 lat, najwyższym właściwym źródłem ruchu znalezionym od ponad 70 lat i o całkowitej jasności zaledwie 0,002% świecenia Słońca, jednym z najsłabsze źródła, jakie kiedykolwiek widzieliśmy poza Układem Słonecznym!
Po Proxima i Alpha Centauri, system Epsilon Indi jest również drugim znanym szerokim układem podwójnym w ciągu 15 lat świetlnych. Jednak w przeciwieństwie do Proxima Centauri, Epsilon Indi B nie jest zwykłą gwiazdą.
Brązowe karły: chłodzenie, chłodzenie, chłodzenie…
W ciągu kilku dni od odkrycia w bazie danych astronomom udało się zabezpieczyć spektrum podczerwieni Epsilon Indi B za pomocą instrumentu SOFI w 3,5-metrowym teleskopie ESO ESO w Obserwatorium La Silla (Chile). Widmo pokazało szerokie właściwości absorpcyjne spowodowane przez metan i parę wodną w górnej atmosferze, wskazując temperaturę „tylko” 1000 ° C. Zwykłe gwiazdy nigdy nie są tak fajne - Epsilon Indi B został potwierdzony jako brązowy karzeł.
Uważa się, że brązowe karły formują się w podobny sposób jak gwiazdy, w wyniku grawitacyjnego zapadnięcia się skupisk zimnego gazu i pyłu w gęstych obłokach molekularnych. Jednak z powodów, które nie są jeszcze do końca jasne, niektóre grudki kończą się masami mniejszymi niż około 7,5% masy naszego Słońca lub 75-krotności masy planety Jowisz. Poniżej tej granicy w rdzeniu nie ma wystarczającego ciśnienia, aby zainicjować syntezę jądrową wodoru, długotrwałe i stabilne źródło energii dla zwykłych gwiazd, takich jak Słońce. Z wyjątkiem krótkiej wczesnej fazy, w której spala się trochę deuteru, te obiekty o niskiej masie po prostu nadal ochładzają się i powoli zanikają, uwalniając ciepło pozostałe po ich narodzinach.
Dyskusje teoretyczne na temat takich obiektów rozpoczęły się około 40 lat temu. Najpierw nazwano je „czarnymi karłami”, a później „brązowymi karłami”, w uznaniu ich przewidywanych bardzo niskich temperatur. Przewidywano jednak, że będą bardzo słabe i bardzo czerwone i dopiero w 1995 r. Takie obiekty zaczęły być wykrywane.
Pierwsi byli postrzegani jako słabi towarzysze pobliskich gwiazd, a później niektórzy zostali swobodnie unoszący się w sąsiedztwie Słońca. Większość brązowych karłów należy do niedawno sklasyfikowanych widmowych typów L i T, poniżej znanych od dawna chłodnych karłów typu M. Są one bardzo czerwone dla ludzkich oczu, ale karły L i T są jeszcze chłodniejsze, tak bardzo, że są prawie niewidoczne przy długościach fal optycznych, przy czym większość ich emisji pochodzi z podczerwieni. [7]
Jak masywny jest Epsilon Indi B?
Wiek większości wykrytych do tej pory brązowych karłów nie jest znany, dlatego trudno jest oszacować ich masy. Można jednak założyć, że wiek Epsilon Indi B jest taki sam jak wiek Epsilon Indi A, którego wiek szacuje się na 1,3 miliarda lat na podstawie jego prędkości obrotowej. Łącząc te informacje ze zmierzoną temperaturą, jasnością i odległością, możliwe jest określenie masy Epsilon Indi B przy użyciu teoretycznych modeli brązowych karłów.
Dwa niezależne zestawy modeli dają ten sam wynik: Epsilon Indi B musi mieć masę między 4-6% masy Słońca, lub 40-60 mas Jowisza. Najbardziej prawdopodobna wartość wynosi około 45 mas Jowisza, tj. Znacznie poniżej granicy syntezy wodoru i ostatecznie potwierdza to nowe odkrycie jako bona-fide brązowego karła.
Znaczenie Epsilon Indi B.
Zdjęcie PR 03c / 03 pokazuje aktualny spis gwiazd w sąsiedztwie Słońca. Wszystkie te gwiazdy są znane od wielu lat, w tym GJ1061, który jednak swoją odległość ustalono dopiero w 1997 roku. Odkrycie Epsilon Indi B jest jednak ekstremalnym przypadkiem, nigdy wcześniej nie skatalogowanym, i pierwszym brązowym karłem znaleźć się w horyzoncie 12,5 roku świetlnego.
Jeśli obecne przewidywania są poprawne, powinno być dwa razy więcej brązowych karłów niż gwiazd głównej sekwencji. W związku z tym Epsilon Indi B może być pierwszym z około 100 brązowych karłów w tej odległości, wciąż czekającym na odkrycie!
Epsilon Indi B to ważny haczyk wykraczający daleko poza katalogowanie dzielnicy Solar. Jako najbliższy i najjaśniejszy znany brązowy karzeł o bardzo dokładnie zmierzonej odległości, może być poddawany szerokiej gamie szczegółowych badań obserwacyjnych. Może zatem służyć jako szablon dla bardziej odległych członków swojej klasy.
Z pomocą Epsilon Indi B astronomowie powinni teraz być w stanie wgłębić się w tajemnice otaczające powstawanie i ewolucję egzotycznych obiektów zwanych brązowymi karłami, w połowie drogi między gwiazdami i gigantycznymi planetami, fizyką ich wewnętrznych rdzeni oraz pogodą i chemia ich atmosfery.
Notatka historyczna - konstelacja południowa Indus
Konstelacja Indus leży głęboko na południowym niebie, pomiędzy trzema ptakami, Grusem (Żuraw), Tucaną (Tukan) i Pavo (Paw), por. Zdjęcie PR 03d / 03.
Ta konstelacja została po raz pierwszy skatalogowana w latach 1595-1597 przez holenderskich nawigatorów Pietera Dirkszoon Keysera i Fredericka de Houtmana. Ta konstelacja została dodana do południowego nieba przez Johanna Bayera w jego książce „Uranometria” (1603), aby uhonorować rdzennych Amerykanów, których napotkali europejscy odkrywcy podróżuje.
W szczególności zasugerowano, że w Indiach, w odległości nieco ponad dwóch tysięcy kilometrów na południe od La Silla, są to ludy tubylcze z Ziemi Ognistej i Patagonii, gdzie pierwsze obserwacje spektroskopowe Epsilon Indi B zostały wykonane około 400 lat później .
Na późniejszym rysunku Bode pokazanym tutaj, Epsilon Indi, piąta najjaśniejsza gwiazda w Indusie, jest powiązana z jedną ze strzałek w dłoni Indianina.
Oryginalne źródło: ESO News Release
