Źródło zdjęcia: ESO
Korzystając z bardzo dużego teleskopu ESO w Paranal oraz zestawu teleskopów naziemnych i kosmicznych w czteroletnich badaniach, międzynarodowy zespół astronomów po raz pierwszy zmierzył masę ultra-chłodnej gwiazdy i towarzyszącego jej brązowego karła . Dwie gwiazdy tworzą układ podwójny i krążą wokół siebie za około 10 lat.
Zespół uzyskał obrazy w bliskiej podczerwieni o wysokiej rozdzielczości; na ziemi pokonali efekt rozmycia ziemskiej atmosfery za pomocą adaptacyjnych technik optycznych. Dokładnie określając orbitę rzutowaną na niebo, astronomowie byli w stanie zmierzyć całkowitą masę gwiazd. Dodatkowe dane i porównanie z modelami gwiazdowymi dają masę każdego ze składników.
Cięższa z dwóch gwiazd ma masę około 8,5% masy Słońca, a towarzyszący jej brązowy karzeł jest jeszcze lżejszy, tylko 6% masy Słońca. Oba obiekty są stosunkowo młode, a ich wiek wynosi około 500-1 000 milionów lat.
Obserwacje te stanowią decydujący krok w kierunku wciąż brakującej kalibracji modeli ewolucji gwiezdnej dla gwiazd o bardzo niskiej masie.
Gwiazdka numeru telefonu
Chociaż astronomowie odkryli kilkaset gwiazd o bardzo niskiej masie i brązowych karłów, podstawowe właściwości tych ekstremalnych obiektów, takie jak masy i temperatury powierzchni, wciąż nie są dobrze znane. W kosmicznym zoo te super chłodne gwiazdy reprezentują klasę „pośrednich” obiektów między gigantycznymi planetami - jak Jowisz - a „normalnymi” gwiazdami mniej masywnymi niż nasze Słońce, dlatego ich zrozumienie jest kluczowe dla pola gwiezdnej astrofizyki .
Problem z tymi ultra-chłodnymi gwiazdami polega na tym, że w przeciwieństwie do normalnych gwiazd, które spalają wodór w ich rdzeniu centralnym, nie istnieje żadna unikalna zależność między jasnością gwiazdy i jej masą. Rzeczywiście, jasność i temperatura powierzchni ultra-chłodnych karłowatych gwiazd zależy zarówno od ich wieku, jak i masy. Dlatego starszy, nieco bardziej masywny ultra-chłodny karzeł może mieć dokładnie taką samą temperaturę jak młodszy, mniej masywny.
Dlatego podstawowym celem współczesnej astrofizyki jest niezależne uzyskanie mas ultra-chłodnej gwiazdy karłowatej. Jest to w zasadzie możliwe poprzez badanie takich obiektów, które są członkami w systemie binarnym.
Właśnie tego dokonał międzynarodowy zespół astronomów podczas czteroletnich badań podwójnego układu gwiazdowego z ultrawysoką gwiazdą karłowatą, wykorzystując mnóstwo najlepszych obiektów teleskopowych, w tym bardzo duży teleskop ESO, a także Keck Ja i Gemini North na Hawajach, a także Kosmiczny Teleskop Hubble'a. System ten - o numerze telefonu 2MASSW J0746425 + 2000321 - znajduje się w odległości 40 lat świetlnych.
Astronomowie wykorzystali obrazowanie w wysokiej rozdzielczości kątowej, aby zobaczyć obie gwiazdy w układzie podwójnym i zmierzyć ich ruch w okresie czterech lat. Łatwiej to jednak powiedzieć niż zrobić, ponieważ separacja na niebie między dwiema gwiazdami jest dość mała: od 0,13 do 0,22 sekundy łukowej. Odpowiada to wielkości monety o nominale 1 euro widzianej w odległości około 25 km.
Ta separacja jest tak mała, że zwykle nie jest możliwe rozróżnienie dwóch gwiazd z powodu rozmazanego efektu turbulencji atmosferycznych („widzenie”). Dlatego konieczne jest zastosowanie techniki optyki adaptacyjnej. Ta wspaniała metoda opiera się na pomiarze jakości obrazu w czasie rzeczywistym i wysyłaniu odpowiednich sygnałów korekcyjnych do 100 razy na sekundę do małego odkształcalnego lustra, znajdującego się przed detektorem. Gdy lustro stale zmienia swój kształt, niepokojący efekt turbulencji jest neutralizowany. Zastosowana w VLT technika ta zaowocowała obrazami, które są co najmniej dziesięć razy ostrzejsze niż „widzenie”, a zatem pokazują znacznie więcej szczegółów w obserwowanych obiektach.
W Very Large Telescope astronomowie wykorzystali najnowocześniejszy przyrząd optyczny NACO. Mówi Herv? Bouy, główny autor artykułu prezentującego opisane tutaj wyniki: „NACO oferuje możliwość pracy w podczerwieni i dlatego idealnie nadaje się do badania ultra-chłodnych gwiazd, które emitują większość swojego światła w tym zakresie długości fal. Dzięki połączeniu wysokiej wydajności NACO i VLT oraz doskonałych warunków atmosferycznych panujących w Paranal, byliśmy w stanie uzyskać bardzo ostre obrazy tego podwójnego układu gwiezdnego, prawie tak dobre, jakby teleskop był umieszczony w przestrzeni kosmicznej. ”
Ultra-cool i na diecie
Podczas czteroletniego badania zmierzono siedem różnych względnych pozycji dwóch składników układu podwójnego i Herv? Bouy i jego współpracownicy byli w stanie z dużą precyzją ustalić gwiezdne orbity. Odkrywają, że obie gwiazdy krążą wokół siebie raz na 10 lat, a ich fizyczna separacja jest zaledwie 2,5 razy większa od odległości Ziemi od Słońca - jak mówią astronomowie, 2,5 jednostki astronomicznej. Korzystając z praw Keplera, łatwo jest uzyskać całkowitą masę systemu. Uzyskana wartość jest mniejsza niż 15% masy Słońca.
Następnie astronomowie wykorzystali dane fotometryczne każdej gwiazdy uzyskane w kilku zakresach fal, a także widma uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, aby zbadać dwa obiekty bardziej szczegółowo. Korzystając z najnowszych modeli gwiazd z grupy Ecole Normale Supremeire de Lyon, odkryli, że obie gwiazdy mają w przybliżeniu tę samą temperaturę powierzchni, około 1500 ° C (1800 K). W przypadku gwiazdy jest to naprawdę bardzo fajne - dla porównania temperatura powierzchni Słońca jest ponad trzykrotnie wyższa.
Korzystając z modeli teoretycznych, zespół odkrył również, że dwie gwiazdy są dość młode (w kategoriach astrofizycznych) - ich wiek wynosi tylko od 500 do 1 000 milionów lat. Bardziej masywny z nich ma masę od 7,5 do 9,5% masy Słońca, podczas gdy jego towarzysz ma masę od 5 do 7% masy Słońca.
Obiekty ważące mniej niż około 7% naszego Słońca nazywane są różnie „Brązowymi karłami”, „Nieudanymi gwiazdami” lub „Superplanetami”. Rzeczywiście, ponieważ nie mają one podtrzymywanego wytwarzania energii przez termiczne reakcje jądrowe w ich wnętrzu, wiele ich właściwości jest bardziej podobnych do właściwości gigantycznych planet gazowych w naszym Układzie Słonecznym, takich jak Jowisz, niż do gwiazd takich jak Słońce.
System 2MASSW J0746425 + 2000321 jest zatem najwyraźniej złożony z brązowego karła krążącego wokół nieco bardziej masywnej ultra chłodnej gwiazdy karła. To prawdziwy „kamień z Rosetty” w nowej dziedzinie astrofizyki gwiezdnej o małej masie, a dalsze badania z pewnością dostarczą cenniejszych informacji o tych obiektach w strefie przejściowej między gwiazdami i planetami.
Oryginalne źródło: ESO News Release
