Od odkrycia w 1995 r. Pierwszej planety krążącej wokół normalnej gwiazdy innej niż Słońce, znanych jest obecnie ponad 150 kandydatów na tak zwane egzoplanety. Większość z nich jest wykrywana metodami pośrednimi, opartymi na zmianach prędkości radialnej lub ściemnieniu gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed nią (patrz ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 i ESO PR 22/04 ).
Astronomowie woleliby jednak uzyskać bezpośredni obraz egzoplanety, co pozwoli im lepiej scharakteryzować fizyczną naturę obiektu. Jest to niezwykle trudne zadanie, ponieważ planeta jest ogólnie ukryta w „blasku” swojej gwiazdy macierzystej.
Aby częściowo rozwiązać ten problem, astronomowie badają bardzo młode obiekty. Rzeczywiście, obiekty podgwiezdne są o wiele cieplejsze i jaśniejsze, gdy są młode i dlatego można je łatwiej wykryć niż starsze obiekty o podobnej masie.
W oparciu o to podejście może się zdarzyć, że ubiegłoroczne wykrycie słabej plamki światła obok młodego brązowego karła 2M1207 przez międzynarodowy zespół astronomów korzystających z bardzo dużego teleskopu ESO (ESO PR 23/04) jest od dawna poszukiwanym prawdziwy obraz egzoplanety. Ostatni raport oparty na danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wydaje się potwierdzać ten wynik. Jeszcze nowsze obserwacje dokonane za pomocą Spitzer Space Telescope ciepłych promieni podczerwonych dwóch wcześniej wykrytych planet „gorących Jowisza” to kolejny interesujący wynik w tym kontekście. Bogactwo nowych wyników, uzyskane w ciągu kilku miesięcy, doskonale ilustruje dynamikę tego obszaru badań.
Tiny Companion
Teraz inny zespół astronomów [1] prawdopodobnie dokonał kolejnego ważnego przełomu w tej dziedzinie, znajdując małego towarzysza młodej gwiazdy. Od kilku lat naukowcy ci prowadzą poszukiwania planet i obiektów o małej masie, w szczególności wokół gwiazd wciąż będących w procesie powstawania - tak zwanych gwiazd T-Tauri - przy użyciu zarówno technik obrazowania bezpośredniego, jak i prędkości radialnych. Jednym z obiektów na ich liście jest GQ Lupi, młoda gwiazda T-Tauri, znajdująca się w chmurze Lupus I (Wilk), regionie formowania się gwiazd w odległości około 400 lub 500 lat świetlnych. Gwiazda GQ Lupi jest najwyraźniej bardzo młodym obiektem wciąż otoczonym dyskiem, którego wiek wynosi od 100 000 do 2 milionów lat.
Astronomowie zaobserwowali GQ Lupi w dniu 25 czerwca 2004 r. Z adaptacyjnym instrumentem optycznym NACO podłączonym do Yepun, czwartego 8,2-metrowego teleskopu bardzo dużego teleskopu położonego na szczycie Cerro Paranal (Chile). Adaptacyjna optyka instrumentu (AO) eliminuje zniekształcenia wywołane turbulencjami atmosferycznymi, tworząc wyjątkowo ostre obrazy w bliskiej podczerwieni.
Jak pokazuje zdjęcie ESO PR Zdjęcie 10a / 05, seria ekspozycji NACO wyraźnie ujawnia obecność małego towarzysza, znajdującego się w bliskim sąsiedztwie gwiazdy. Ten nowo znaleziony obiekt znajduje się w odległości zaledwie 0,7 sekundy łukowej i zostałby przeoczony bez użycia możliwości adaptacyjnej optyki NACO.
W odległości GQ Lupi odległość między gwiazdą a jej słabym towarzyszem wynosi około 100 jednostek astronomicznych (lub 100-krotna odległość między Słońcem a Ziemią). Jest to około 2,5 razy odległość między Plutonem a Słońcem.
Towarzysz, zwany GQ Lupi B lub GQ Lupi b [2], jest około 250 razy słabszy niż GQ Lupi A, jak widać na tej serii obrazów. Dalsze zdjęcia uzyskane za pomocą NACO w sierpniu i wrześniu potwierdziły obecność i pozycję tego towarzysza.
Poruszanie się w tym samym kierunku
Astronomowie odkryli następnie, że gwiazda była wcześniej obserwowana zarówno przez teleskop Subaru, jak i przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Pobrano odpowiednie obrazy z archiwów danych tych obiektów do dalszej analizy.
Starsze zdjęcia, zrobione odpowiednio w lipcu 2002 r. I kwietniu 1999 r., Również pokazały obecność towarzysza, dając astronomom możliwość dokładnego pomiaru położenia dwóch obiektów w ciągu kilku lat. To z kolei pozwoliło im ustalić, czy gwiazdy poruszają się razem na niebie - jak można się spodziewać, jeśli są ze sobą związane grawitacyjnie - czy też mniejszy obiekt jest tylko obiektem tła, po prostu wyrównanym przypadkowo.
Na podstawie pomiarów astronomowie stwierdzili, że separacja między dwoma obiektami nie zmieniła się w pięcioletnim okresie objętym obserwacjami (patrz ESO PR Zdjęcie 10b / 05). Dla naukowców jest to wyraźny dowód, że oba obiekty poruszają się w tym samym kierunku na niebie. „Gdyby słaby obiekt byłby obiektem tła”, mówi Ralph Neuh, użytkownik uniwersytetu w Jenie (Niemcy) i lider zespołu, „zobaczylibyśmy zmianę w separacji, ponieważ GQ Lup poruszałby się po niebie. W latach 1999-2004 separacja zmieniłaby się o 0,15 sekundy kątowej, jesteśmy jednak przekonani, że zmiana jest co najmniej 20 razy mniejsza ”.
Egzoplaneta czy brązowy karzeł?
Aby dokładniej zbadać fizyczną naturę nowo odkrytego obiektu, astronomowie wykorzystali NACO na VLT do wykonania serii widm. Pokazały one typową sygnaturę bardzo fajnego obiektu, w szczególności obecność pasm wody i CO. Biorąc pod uwagę dostępne kolory podczerwieni i dostępne dane spektralne, obliczenia modelu atmosferycznego wskazują na temperaturę między 1600 a 2500 stopni i promień dwa razy większy niż Jowisza (patrz zdjęcie PR 10c / 05). Zgodnie z tym, GQ Lupi B jest zatem zimnym i raczej małym przedmiotem.
Ale jaka jest natura tego słabego obiektu? Czy jest to egzoplaneta bona-fide, czy też brązowy karzeł, te „nieudane” gwiazdy, które nie są wystarczająco masywne, aby centralnie wywoływać główne reakcje jądrowe? Chociaż granica między nimi jest wciąż kwestią dyskusyjną, jednym ze sposobów ich rozróżnienia jest ich masa (ponieważ dzieje się to również między brązowymi karłami a gwiazdami): planety (gigantyczne) są lżejsze niż około 13 mas Jowisza ( masa krytyczna potrzebna do zapłonu syntezy deuteru), brązowe karły są cięższe.
Co z GQ Lupi b?
Niestety nowe obserwacje nie dostarczają bezpośredniego oszacowania masy obiektu. A zatem astronomowie muszą polegać na porównaniu z modelami teoretycznymi takich obiektów. Ale to nie jest tak proste, jak się wydaje. Jeśli, jak ogólnie akceptują astronomowie, GQ Lupi A i B powstają jednocześnie, nowo znaleziony obiekt jest bardzo młody. Problem polega na tym, że w przypadku tak bardzo młodych obiektów tradycyjne modele teoretyczne prawdopodobnie nie mają zastosowania. Jeśli jednak zostaną użyte, dostarczą szacunkową masę obiektu, który leży gdzieś pomiędzy 3 do 42 mas Jowisza, tj. Obejmujący zarówno planetę, jak i domeny brązowego karła.
Te wczesne fazy powstawania brązowego karła i planet są zasadniczo nieznanym terytorium dla modeli. Bardzo trudno jest modelować wczesne zapadanie się chmur gazowych, biorąc pod uwagę warunki wokół formującej się gwiazdy macierzystej. Jeden zestaw modeli, specjalnie dostosowany do modelowania bardzo młodych obiektów, zapewnia masy tak niskie, jak jedna do dwóch mas Jowisza. Jednak, jak zauważa użytkownik Ralpha Neuha, „te nowe modele wciąż wymagają kalibracji, zanim masa takich towarzyszy będzie mogła być pewnie określona”.
Astronomowie podkreślają również, że na podstawie porównania ich widm VLT / NACO i modeli teoretycznych współautora Petera Hauschildta z Uniwersytetu w Hamburgu (Niemcy), doszli do wniosku, że najlepsze dopasowanie uzyskuje się dla obiektu mającego około 2 promienie Jowisza i 2 masy Jowisza. Gdyby ten wynik się utrzymał, GQ Lupi b byłby zatem najmłodszą i najlżejszą egzoplanetą, jaką można sfotografować.
Konieczne są dalsze obserwacje, aby precyzyjnie określić naturę GQ Lupi B. Jeśli oba obiekty rzeczywiście są związane, to najmniejszy obiekt będzie potrzebował ponad 1000 lat, aby ukończyć orbitę wokół swojej gwiazdy macierzystej. To oczywiście zbyt długo, aby czekać, ale efekt ruchu orbitalnego może być prawdopodobnie wykrywalny - jako niewielka zmiana w separacji między dwoma obiektami - za kilka lat. Zespół planuje zatem przeprowadzać regularne obserwacje tego obiektu za pomocą NACO na VLT, aby wykryć ten ruch. Bez wątpienia w międzyczasie osiągnięty zostanie dalszy postęp po stronie teoretycznej i że nastąpi wiele sensacyjnych odkryć w tej dziedzinie.
Więcej informacji
Badania przedstawione w niniejszym komunikacie prasowym ESO zostały opublikowane w liście do redaktora przyjętym do publikacji przez Astronomy and Astrophysics („Dowody na współ poruszający się pod-gwiezdny towarzysz GQ Lup” autorstwa R. Neuha? Użytkownika i in.) Oraz dostępny w formie PDF na stronie http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Uwaga
[1]: Zespół składa się z użytkownika Ralpha Neuh? A, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer i Ana Bedalov (University of Jena, Niemcy), Eike Guenther (Thinger Landessternwarte Tautenburg, Niemcy) oraz Peter Hauschildt (Hamburger) Sternwarte, Niemcy).
[2]: W literaturze astronomicznej konwencja polega na umieszczaniu wielkich liter dla gwiazd należących do wielu układów, ale małych liter dla planet. Jeśli towarzysz GQ Lupi A okaże się planetą, nazywałby się GQ Lupi b, a jeśli byłby brązowym karłem, zostałby zidentyfikowany jako GQ lupi B. Biorąc pod uwagę obecną niepewność, użyliśmy obu nominałów w tym komunikacie prasowym, podobnie jak autorzy oryginalnego artykułu naukowego.
Oryginalne źródło: ESO News Release
