Otkako je 1995. otkriveno prvo planete na orbiti oko normalne zvijezde osim Sunca, sada je poznato više od 150 kandidata ovih takozvanih egzoplaneta. Većina ih se otkriva neizravnim metodama, temeljene ili na varijacijama radijalne brzine ili prigušenju zvijezde dok planet prolazi ispred nje (vidi ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 i ESO PR 22/04 ).
Astronomi bi, međutim, radije dobili direktnu sliku egzoplaneta, omogućavajući im bolju karakterizaciju fizičke prirode objekta. Ovo je izuzetno težak zadatak, jer je planeta uglavnom skrivena u "sjaju" zvijezde domaćina.
Da bi dijelom prevladali taj problem, astronomi proučavaju vrlo mlade predmete. Zaista su podstelni objekti mnogo topliji i svjetliji kada su mladi, pa ih se stoga lakše može otkriti od starijih objekata slične mase.
Na temelju ovog pristupa, možda bi moglo biti prošlogodišnje otkrivanje slabog mrlje svjetlosti pored mladog smeđeg patuljka 2M1207 od strane međunarodnog tima astronoma koji koristi ESO vrlo veliki teleskop (ESO PR 23/04) dugotrajno traženo bona-slika egzoplaneta. Čini se da nedavno izvješće na temelju podataka iz svemirskog teleskopa Hubble potvrđuje ovaj rezultat. U ovom kontekstu još je zanimljiviji rezultat opažanja sa svemirskim teleskopom Spitzera o toplim infracrvenim sjajevima dviju ranije detektiranih planeta "vrućeg Jupitera". Ovo bogatstvo novih rezultata, dobivenih u nekoliko mjeseci, savršeno ilustrira dinamiku ovog područja istraživanja.
Mali suputnik
Sada je drugi tim astronoma [1] možda napravio još jedan važan proboj na ovom polju pronalazeći sićušnog pratitelja mladoj zvijezdi. Već nekoliko godina ti su znanstvenici istraživali planete i objekte male mase, posebno oko zvijezda koje su još uvijek u procesu formiranja - takozvane T-Tauri zvijezde - koristeći tehnike izravnog snimanja i radijalne brzine. Jedan od objekata na njihovom popisu je GQ Lupi, mlada T-Tauri zvijezda, smještena u oblaku Lupusa I (vuk), području formiranja zvijezda koje su udaljene oko 400 ili 500 svjetlosnih godina. Zvjezdani GQ Lupi naizgled je vrlo mlad objekt još uvijek okružen diskom, starosti između 100.000 i 2 milijuna godina.
Astronomi su 25. lipnja 2004. primijetili GQ Lupi s prilagodljivim optičkim instrumentom NACO pričvršćenim na Yepun, četvrti 8,2-metarski teleskop vrlo velikog teleskopa smješten na vrhu Cerro Paranala (Čile). Prilagodljiva optika instrumenta (AO) nadvladava distorziju induciranu atmosferskom turbulencijom, stvarajući izuzetno oštre slike blizu blizine infracrvenog zračenja.
Kao što pokazuje ESO PR Photo 10a / 05, serija izloženosti NACO jasno otkriva prisutnost malenog suputnika smještenog u neposrednoj blizini zvijezde. Ovaj novo pronađeni objekt udaljen je samo 0,7 lučne sekunde i bio bi zanemaren bez korištenja prilagodljivih optičkih mogućnosti NACO-a.
Na udaljenosti od GQ Lupi, razdvajanje između zvijezde i njenog nemoćnog pratilaca je oko 100 astronomskih jedinica (ili 100 puta veća udaljenost između Sunca i Zemlje). To je otprilike 2,5 puta veća udaljenost između Plutona i Sunca.
Suputnik, zvan GQ Lupi B ili GQ Lupi b [2], otprilike je 250 puta blizakji od GQ Lupi A kao što se vidi u ovoj seriji slika. Daljnje slike dobivene s NACO-om u kolovozu i rujnu potvrdile su prisutnost i položaj ovog suputnika.
Krećući se u istom smjeru
Astronomi su tada otkrili da je zvijezdu prethodno promatrao Subaru teleskop, kao i svemirski teleskop Hubble. Dobili su odgovarajuće slike iz arhiva podataka tih objekata za daljnju analizu.
Starije slike, snimljene u srpnju 2002. i travnju 1999., također su pokazale prisutnost pratioca, pružajući astronomima mogućnost preciznog mjerenja položaja dvaju objekata tijekom razdoblja od nekoliko godina. To im je zauzvrat omogućilo da utvrde da li se zvijezde kreću zajedno na nebu - kao što bi se moglo očekivati i ako su gravitacijski povezane zajedno - ili je manji objekt samo pozadinski objekt, koji je slučajno poravnan.
Svojim mjerenjima, astronomi su otkrili da se razdvajanje između dva objekta nije promijenilo tijekom petogodišnjeg razdoblja obuhvaćenog promatranjima (vidi ESO PR, fotografija 10b / 05). Za znanstvenike je to jasan dokaz da se oba predmeta kreću u istom smjeru na nebu. "Ako bi onesviješteni objekt bio pozadinski objekt", kaže Ralph Neuh, korisnik sa Sveučilišta u Jeni (Njemačka) i vođa tima, "vidjeli bismo promjenu razdvojenosti dok bi se GQ Lup kretao nebom. Od 1999. do 2004., odvajanje bi se promijenilo za 0,15 luka, dok smo uvjereni da je promjena najmanje 20 puta manja. "
Exoplanet ili smeđi patuljak?
Da bi dodatno ispitali fizičku prirodu novootkrivenog objekta, astronomi su koristili NACO na VLT-u kako bi uzeli niz spektra. Oni su pokazali tipičan potpis vrlo cool predmeta, posebno prisutnost vode i CO bendova. Uzimajući u obzir infracrvene boje i dostupne spektralne podatke, proračuni atmosferskog modela upućuju na temperaturu između 1.600 i 2.500 stupnjeva i radijus koji je dvostruko veći od Jupitera (vidi PR fotografiju 10c / 05). Prema tome je GQ Lupi B hladan i prilično mali objekt.
Ali kakva je priroda tog slabašnog predmeta? Je li to nepoštena egzoplaneta ili je smeđi patuljak, one "propale" zvijezde koje nisu dovoljno masivne da bi središnje proizvodile velike nuklearne reakcije? Iako je granična točka između njih još uvijek predmet rasprave, jedan od načina da se razlikuju između njih je njihova masa (budući da se to također radi između smeđih patuljaka i zvijezda): (divovski) planeti su lakši od oko 13 Jupiterovih masa ( kritična masa potrebna za paljenje deuterijske fuzije), smeđi patuljci su teži.
Što je s GQ Lupi b?
Nažalost, nova zapažanja ne pružaju izravnu procjenu mase objekta. Stoga se astronomi moraju osloniti na usporedbu s teorijskim modelima takvih objekata. Ali to nije tako lako kako zvuči. Ako su, kako astronomi uglavnom prihvaćaju, GQ Lupi A i B nastali istovremeno, novo pronađeni objekt je vrlo mlad. Problem je što za tako mlade objekte tradicionalni teorijski modeli vjerojatno nisu primjenjivi. Međutim, ako se koriste, oni daju procjenu mase predmeta koji leži negdje između 3 do 42 Jupiterove mase, tj. Koji obuhvaća i planetu i domene smeđeg patuljaka.
Ove su rane faze smeđeg patuljaka i stvaranja planeta u osnovi nepoznati teritorij za modele. Vrlo je teško modelirati rani kolaps plinskih oblaka s obzirom na uvjete oko matične zvijezde koja se formira. Jedna skupina modela, posebno dizajnirana za modeliranje vrlo mladih predmeta, pruža mase poput jedne do dvije Jupiterove mase. No, kako Ralph Neuh? Korisnik ističe, „ove nove modele još uvijek treba kalibrirati, prije nego što se masa takvih suputnika može pouzdano odrediti“.
Astronomi također ističu da iz usporedbe između njihovih spektra VLT / NACO i teorijskih modela koautora Petera Hauschilta sa Sveučilišta Hamburg (Njemačka), dolaze do zaključka da je najbolje prianjanje za objekt koji ima otprilike 2 Jupiterova radijusa i 2 mase Jupitera. Ako se ovaj rezultat drži, GQ Lupi b bi tako bio najmlađi i najlakši egzoplanet kojeg su slikali.
Potrebna su dodatna promatranja kako bi se precizno utvrdila priroda GQ Lupi B. Ako su dva objekta doista povezana, tada će i najmanji objekt trebati više od 1000 godina da ispuni orbitu oko svoje zvijezde domaćina. Ovo je, naravno, predugo za čekati, ali učinak orbitalnog gibanja možda će se otkriti - kao sitna promjena razdvajanja dvaju objekata - za nekoliko godina. Tim stoga planira redovito promatrati ovaj objekt koristeći NACO na VLT-u, kako bi otkrio taj pokret. Nema sumnje da će se u međuvremenu postići daljnji napredak na teorijskoj strani i da će se učiniti mnoga senzacionalna otkrića na ovom polju.
Više informacija
Istraživanje predstavljeno u ovom ESO-ovom priopćenju objavljeno je u Pismu uredniku koji je Astronomija i Astrofizika prihvatila za objavljivanje („Dokaz za pomicanje sub-zvjezdane pratnje GQ Lup-a“, autora R. Neuh-a i dr.) I dostupno u PDF obliku na http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Bilješka
[1]: Tim čine Ralph Neuh? Korisnik, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer i Ana Bedalov (Sveučilište u Jeni, Njemačka), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Njemačka), i Peter Hauschildt (Hamburger Sternwarte, Njemačka).
[2]: U astronomskoj literaturi konvencija je staviti velike prijestolnice za zvijezde članice više sustava, ali mala slova za planete. Ako se pratitelj GQ Lupi A pokaže kao planeta, zvao bi se GQ Lupi b, dok bi se, ako je smeđi patuljak, identificirao kao GQ lupi B. S obzirom na sadašnju nesigurnost, koristili smo stoga obje nazive u ovom priopćenju za tisak, kao što su to učinili i autori u izvornom znanstvenom radu.
Izvorni izvor: ESO News Release
