Međunarodni tim astronoma precizno je odredio polumjer i masu najmanje poznate zvijezde koja gori do sad.
Promatranja su provedena u ožujku 2004. s FLAMES multi-fiber spektrografom na 8,2-metarskom VLT Kueyen teleskopu u ESO Paranal Observatory (Čile). Oni su dio velikog programa usmjerenog na mjerenje točnih radijalnih brzina za šezdeset zvijezda za koje je tijekom ispitivanja OGLE otkriven privremeni "pad" svjetline.
Astronomi otkrivaju da uranjanje u svjetlosnu krivulju zvijezde poznato kao OGLE-TR-122 uzrokuje vrlo mali zvjezdani pratitelj, pomračujući ovu zvijezdu sličnu suncu jednom svakih 7,3 dana.
Ovaj je suputnik 96 puta teži od planete Jupiter, ali samo 16% veći. To je prvi put da izravna promatranja pokazuju da su zvijezde manje masivne od 1/10 Sunčeve mase gotovo iste veličine kao ogromne planete. Ovu će činjenicu očito morati uzeti u obzir tijekom trenutne potrage za tranzitom egzoplaneta.
Osim toga, promatranja s Veoma velikim teleskopom dovela su do otkrića sedam novih pomračnih binarnih zapisa, lučkih zvijezda s masom manjom od jedne trećine Sunčeve mase, pravi bonanza za astronome.
Anketa OGLE
Kad planeta prođe ispred svoje matične zvijezde (što se vidi sa Zemlje), ona blokira mali dio svjetlosti zvijezde iz našeg pogleda [1].
Ti "planetarni tranziti" su od velikog interesa jer omogućuju astronomima da na jedinstveni način mjere masu i polumjer egzoplaneta. Stoga je u toku nekoliko anketa koje pokušavaju pronaći ove slabe potpise drugih svjetova.
Jedan od tih programa je i istraživanje OGLE koje je prvotno osmišljeno za otkrivanje događaja mikrolečenja praćenjem svjetline vrlo velikog broja zvijezda u dužim vremenskim intervalima. Tijekom proteklih godina, također je uključivao potragu za periodičnim, vrlo plitkim „umovima“ u svjetlost zvijezda, uzrokovanih redovitim tranzitom malih objekata u orbiti (male zvijezde, smeđi patuljci [2] ili planeta veličine Jupitera). OGLE tim je od tada objavio 177 „kandidata za planetarni tranzit“ iz njihovog istraživanja nekoliko stotina tisuća zvijezda u tri polja južnog neba, jedno u smjeru Galaktičkog centra, drugo u zviježđu Carina i treće u zviježđu Centaurus / Musca.
Međutim, priroda tranzitnog objekta može se utvrditi tek naknadnim opažanjima matične zvijezde radijalnom brzinom. Veličina varijacija brzine (amplituda) izravno je povezana s masom pratećeg objekta i stoga omogućava razlikovanje zvijezda i planeta kao uzroka opažanja „svjetlosti“.
Bonanza zvijezda niske mase
Međunarodni tim astronoma [3] iskoristio je za ovaj rad 8,2-metarski VLT Kueyen teleskop. Iskoristivši multipleksni kapacitet objekta FLAMES / UVES koji omogućuje dobivanje spektra visoke rezolucije do 8 objekata istovremeno, pogledali su 60 OGLE tranzitnih zvijezda, mjereći njihove radijalne brzine s točnošću od oko 50 m / s [ 4].
Ovaj ambiciozni program do sada je rezultirao otkrićem pet novih tranzitnih egzoplaneta (vidi, npr., ESO PR 11/04 za najavu dvaju takvih).
Većina ostalih tranzitnih kandidata koje je OGLE identificirao pokazalo se kao pomračenje binarnih oblika, to jest u većini slučajeva uobičajene, zvijezde male i male mase koje prolaze ispred zvijezde slične suncu. Ovo dodatno bogatstvo podataka o malim i svijetlim zvijezdama pravi je temelj astronomima.
Ograničavanje odnosa mase i polumjera
Zvijezde niske mase izuzetno su zanimljivi objekti, također zato što fizički uvjeti u njihovoj unutrašnjosti imaju mnogo zajedničkog s onima planeta divova, poput Jupitera u našem Sunčevom sustavu. Nadalje, određivanje veličine najmanjih zvijezda pruža neizravne, ključne informacije o ponašanju materije u ekstremnim uvjetima [5].
Donedavno je bilo vrlo malo promatranja i malo se znalo o zvijezdama male mase. U ovom su trenutku točne vrijednosti polumjera poznate samo za četiri zvijezde s masom manjom od jedne trećine Sunčeve mase (usp. ESO PR 22/02 za mjerenja izvršena s vrlo velikim teleskopskim interferometrom) i uopće nijedna za mase ispod jedne osmine solarne mase.
Ova se situacija sada dramatično mijenja. Doista, promatranja s vrlo velikim teleskopom do sada su dovela do otkrića sedam novih pomračnih binarnih izvora, koji lukaju zvijezde s masom manjom od jedne trećine Sunca.
Ova nova skupina promatranja tako udvostručuje broj zvijezda niske mase za koje su poznati precizni radijusi i mase. I još bolje - jedna od tih zvijezda sada se ispostavila kao najmanja poznata!
Zvijezde planeta veličine
Novootkriveni zvjezdani gnom pratitelj je OGLE-TR-122, prilično udaljene zvijezde u galaksiji Mliječni put, gledano u smjeru južne zviježđa Carina.
Program OGLE otkrio je da OGLE-TR-122 ima 1,5-postotno jačanje svjetlosti jednom svakih 7 dana 6 sati i 27 minuta, a svaki put nešto više od 3 sata (oko 188 min). Mjerenja FLAMES / UVES, provedena tijekom 6 noći u ožujku 2004., otkrivaju razlike u radijalnoj brzini ovog razdoblja s amplitudom od oko 20 km / s. Ovo je jasan potpis zvijezde vrlo male mase, koja je blizu granice izgaranja vodika u orbiti oko OGLE-TR-122. Taj je pratitelj dobio ime OGLE-TR-122b.
Kao što objašnjava Franjois Bouchy iz Observatoire Astronomique Marseille Provence (Francuska): „U kombinaciji s podacima prikupljenim od OGLE-a, naši spektroskopski podaci omogućuju nam da odredimo prirodu masivnije zvijezde u sustavu koja se čini sunčanom, Kao".
Te se informacije tada mogu koristiti za određivanje mase i polumjera znatno manjeg pratilaca OGLE-TR-122b. Zaista, dubina (smanjenje svjetline) tranzita daje izravnu procjenu omjera između radijusa dviju zvijezda, a spektroskopska orbita daje jedinstvenu vrijednost mase pratilaca, jednom kada je poznata masa veće zvijezde ,
Astronomi otkrivaju da OGLE-TR-122b teži jednu jedanaestinu Sunčeve mase i ima promjer koji je samo jedna osma solarnog. Dakle, iako je zvijezda još uvijek 96 puta veća od Jupitera, samo je 16% veća od ovog ogromnog planeta!
Gusta zvijezda
"Zamislite da Jupiteru dodate 95 puta veću svoju masu i svejedno završite sa zvijezdom koja je tek nešto veća", sugerira Claudio Melo iz ESO-a i član tima astronoma koji su napravili studiju. "Objekt se samo skuplja kako bi stvorio mjesta za dodatnu materiju, postajući sve gušći."
Gustoća takve zvijezde je više od 50 puta veća od gustoće Sunca.
"Ovaj rezultat pokazuje postojanje zvijezda koje izgledaju nevjerojatno poput planeta, čak i iz blizine", naglašava Frederic Pont iz Ženevskog opservatorija (Švicarska). "Nije li čudno zamisliti da čak i kad bismo primali slike buduće svemirske sonde koja se približava takvom objektu iz neposredne blizine, ne bi bilo lako razaznati je li to zvijezda ili planet?"
Kao i sve zvijezde, OGLE-TR-122b proizvodi zaista energiju u svojoj unutrašnjosti pomoću nuklearnih reakcija. Međutim, zbog svoje male mase, ova unutarnja proizvodnja energije je vrlo mala, posebno u usporedbi s energijom koju proizvodi njena suputnička zvijezda slična suncu.
Ne manje upečatljiv je i podatak da egzoplanete koji kruže oko vrlo blizu svoje zvijezde domaćina, takozvanih "vrućih Jupitera", imaju polumjere koji mogu biti i veći od tek pronađene zvijezde. Na primjer, polumjer egzoplanete HD209458b je oko 30% veći od onog na Jupiteru. Dakle, znatno je veći od OGLE-TR-122b!
Masqueraders
Ovo otkriće također ima duboke posljedice u trajnoj potrazi za egzoplanetima. Ta zapažanja jasno pokazuju da neki zvjezdani objekti mogu proizvesti točno iste fotometrijske signale (promjene svjetline) kao i tranzitirajući planeti nalik Jupiteru [6]. Osim toga, ova studija je pokazala da takve zvijezde nisu rijetke.
Zvijezde poput OGLE-TR-122b tako se maskiraju među divovske egzoplanete i potrebna je krajnja pažnja da bi se razlikovale od njihovih planetarnih rođaka. Otkrivanje tako malih zvijezda može se obaviti samo naknadnim spektralnim mjerenjima visoke rezolucije s najvećim teleskopima. Pred nama je još mnogo posla za jako veliki teleskop!
Više informacija
Podaci sadržani u ovom priopćenju temelje se na članku o istraživanju koji će se uskoro pojaviti kao Pismo uredniku u vodećem istraživačkom časopisu "Astronomija i astrofizika" ("Putujuća zvijezda veličine planeta oko OGLE-TR-122" F. Pont i dr.). Rad je dostupan u PDF formatu na web mjestu A&A.
Bilješke
[1]: Smeđi patuljci, ili "propale zvijezde", objekti su koji su i do 75 puta masivniji od Jupitera. Premali su za velike procese nuklearne fuzije koji su se zapalili u njenoj unutrašnjosti.
[2]: Polumjer planete veličine Jupitera je oko 10 puta manji od zračenja zvijezde solarnog tipa, tj. On pokriva oko 1/100 površine te zvijezde i stoga blokira oko 1% zvijezdane svjetlosti tijekom tranzita.
[3]: Tim čine fra-d'ricat Pont, Michel gradonačelnik, Didier Queloz i St? Fane Udry iz Ženevskog opservatorija u Švicarskoj, Claudio Melo iz ESO-Čilea, Fran Bou e Bouchy na Observatoire Astronomique Marseille Provence u Francuskoj i Nuno Santos iz Lisabonskog astronomskog opservatorija, Portugal.
[4]: Ovo iznosi mjerenje brzine od 180 km / h. Za usporedbu, gibanje Sunca koje inducira Jupiter iznosi oko 13 m / s ili 47 km / h. To je gibanje proporcionalno masi planete i obrnuto je proporcionalno kvadratnom korijenu njegove udaljenosti od zvijezde.
[5]: Za normalnu zvijezdu poput Sunca čija se tvar ponaša poput savršenog plina, veličina zvijezde proporcionalna je masi. Međutim, za zvijezde male mase, kvantni efekti postaju važni i zvjezdana materija postaje "degenerirana", odupirući se kompresiji mnogo više nego savršen plin. Za predmete čija je masa ispod 75 puta veća od Jupiterove, tj. Smeđih patuljaka, materija je potpuno degenerirana i njihova veličina ne ovisi o masi.
[6]: Imajte na umu da će udaljeni tranzitni objekt - zvijezda ili planet - uvijek stvarati „pad“ svjetline, koliko god on bio sam. Prije i nakon tranzita, zabilježena svjetlina jednaka je zbroju osvjetljenja središnje zvijezde i jačine osvjetljenog objekta. Za vrijeme tranzita zabilježena svjetlina je ovaj zbroj minus svjetlost koju emitira onaj dio središnje zvijezde koji je zatamnjen.
Izvorni izvor: ESO News Release
