Kreditna slika: ESO
Koristeći ESO-ov vrlo veliki teleskop na Panalu i skup teleskopa sa zemaljskim i svemirskim istraživanjima u četverogodišnjoj studiji, međunarodni tim astronoma prvi je put izmjerio masu ultra-cool zvijezde i njenog popratnog smeđeg patuljaka , Dvije zvijezde tvore binarni sustav i vrše se u orbiti oko 10 godina.
Tim je dobio slike visoke rezolucije u blizini infracrvene slike; na terenu su pobijedili zamagljujući učinak zemaljske atmosfere pomoću tehnika prilagodljive optike. Preciznim određivanjem orbite projicirane na nebu astronomi su mogli izmjeriti ukupnu masu zvijezda. Dodatni podaci i usporedba sa zvjezdanim modelima daju masu svake od komponenti.
Teža od dvije zvijezde ima masu oko 8,5% mase Sunca, a njen smeđi patuljasti pratilac je još lakši, samo 6% sunčeve mase. Oba su objekta relativno mladi s dobi od oko 500-1000 milijuna godina.
Ova zapažanja predstavljaju odlučujući korak prema još uvijek nedostajućoj kalibraciji zvjezdanih evolucijskih modela za zvijezde vrlo male mase.
Zvijezda telefonskog broja
Iako su astronomi pronašli nekoliko stotina zvijezda vrlo male mase i smeđih patuljaka, osnovna svojstva ovih ekstremnih objekata, poput mase i površinske temperature, još uvijek nisu dobro poznata. U kozmičkom zoološkom vrtu, ove ultra-cool zvijezde predstavljaju klasu "intermedijarnih" objekata između divovskih planeta - poput Jupitera - i "normalnih" zvijezda manje masivnih od našeg Sunca, pa će ih razumjeti dobro stoga presudno za područje zvjezdane astrofizike ,
Problem ovih ultra-hladnih zvijezda je što suprotno normalnim zvijezdama koje sagorijevaju vodik u svojoj središnjoj jezgri, ne postoji jedinstvena veza između svjetline zvijezde i njene mase. Doista, svjetline i površinske temperature ultra-cool patuljastih zvijezda ovise i o njihovoj dobi i njihovoj masi. Stariji, nešto masivniji ultra-cool patuljak može stoga imati potpuno istu temperaturu kao mlađi, manje masivan.
Stoga je osnovni cilj moderne astrofizike nezavisno dobivanje masa ultra-cool patuljaste zvijezde. Ovo je u principu moguće proučavanjem takvih objekata koji su članovi u binarnom sustavu.
To je upravo ono što je međunarodni tim astronoma učinio sada u četverogodišnjoj studiji binarnog zvjezdanog sustava s ultra-cool patuljastom zvijezdom, koristeći mnoštvo vrhunskih teleskopskih objekata, uključujući ESO-ov vrlo veliki teleskop, kao i Keck Ja i Blizanci Sjever na Havajima, a također i svemirski teleskop Hubble. Ovaj sustav - s nazivom telefonskog broja 2MASSW J0746425 + 2000321 - nalazi se na udaljenosti od 40 svjetlosnih godina.
Astronomi su koristili snimke visoke kutne rezolucije kako bi vidjeli obje zvijezde u binarnom sustavu i izmjerili njihovo kretanje tijekom četverogodišnjeg razdoblja. Međutim, to je lakše reći nego učiniti jer je razdvajanje na nebu između dviju zvijezda prilično malo: između 0,13 i 0,22 luka. To odgovara veličini kovanice od 1 eura, gledano na udaljenosti od oko 25 km.
To odvajanje je toliko malo da normalno nije moguće razlikovati dvije zvijezde zbog zamagljujućeg učinka atmosferske turbulencije ("viđenje"). Stoga je potrebno koristiti tehniku adaptivne optike. Ova divna metoda temelji se na mjerenju kvalitete slike u stvarnom vremenu i slanjem odgovarajućih korektivnih signala do 100 puta svake sekunde u malo deformabilno zrcalo smješteno ispred detektora. Kako ogledalo kontinuirano mijenja svoj oblik, neutralizira se uznemirujući učinak turbulencije. Primijenjena na VLT-u, ova tehnika rezultirala je slikama koje su najmanje deset puta oštrije od "viđenja" i koje stoga pokazuju mnogo više detalja u promatranim objektima.
Na vrlo velikom teleskopu astronomi su koristili vrhunski instrument prilagodljive optike NACO. Kaže Herv? Bouy, glavni autor rada prezentirajući ovdje opisane rezultate: „NACO nudi mogućnost rada u infracrvenom stanju i stoga je idealno prikladan za proučavanje ultra-hladnih zvijezda, koje većinu svoje svjetlosti emitiraju u ovom rasponu valnih duljina. Kombinacijom visoke učinkovitosti NACO-a i VLT-a i odličnih atmosferskih uvjeta koji vladaju u Paranalu, uspjeli smo postići vrlo oštre slike ovog binarnog zvjezdanog sustava, gotovo jednako dobre kao da se teleskop nalazi u prostoru. "
Ultra cool i na dijeti
Tijekom njihove četverogodišnje studije izmjereno je sedam različitih relativnih položaja dviju komponenti binarnog sustava, a Herv? Bouy i njegovi suradnici uspjeli su s velikom preciznošću odrediti zvjezdane orbite. Otkrivaju da se dvije zvijezde okreću jedna oko druge jednom u 10 godina i da je njihovo fizičko razdvajanje samo 2,5 puta više od udaljenosti Zemlje od Sunca - kako astronomi kažu, 2,5 astronomske jedinice. Koristeći Keplerove zakone, jednostavno je izvući ukupnu masu sustava. Dobivena vrijednost manja je od 15% mase Sunca.
Astronomi su zatim koristili fotometrijske podatke svake zvijezde dobivene u nekoliko valnih opsega, kao i spektre dobivene Hubble svemirskim teleskopom kako bi detaljnije proučili ova dva objekta. Koristeći najnovije zvjezdane modele skupine Ecole Normale Sup ri rieure de Lyon, otkrili su da obje zvijezde imaju približno istu površinsku temperaturu, oko 1500 ° C (1800 K). Za zvijezdu, ovo je doista super cool - za usporedbu, površinska temperatura Sunca je više od tri puta veća.
Koristeći teorijske modele, tim je također otkrio da su dvije zvijezde prilično mlade (u astrofizičkom smislu) - njihova starost je samo između 500 i 1.000 milijuna godina. Masivniji od njih ima masu između 7,5 i 9,5% mase Sunca, dok njegov suputnik ima masu između 5 i 7% sunčeve mase.
Objekti težine manje od oko 7% našeg Sunca različito su nazivani "smeđi patuljci", "propale zvijezde" ili "super planete". Doista, budući da u svojoj unutrašnjosti nemaju kontinuiranu proizvodnju energije toplinskim nuklearnim reakcijama, mnoga su njihova svojstva sličnija onima divovskih plinskih planeta u našem Sunčevom sustavu, poput Jupitera, nego zvijezdama poput Sunca.
Sustav 2MASSW J0746425 + 2000321 očigledno je sastavljen od smeđeg patuljaka koji orbitira oko nešto masivnije ultra-cool patuljaste zvijezde. To je pravi „kamen rozete“ u novom polju zvjezdane astrofizike male mase, a daljnja istraživanja zasigurno će pružiti više vrijednih podataka o tim objektima u prijelaznoj zoni između zvijezda i planeta.
Izvorni izvor: ESO News Release
