Un document de cercetare realizat de o echipă internațională de astronomi [2] oferă argumente solide în favoare, dar răspunsul definitiv așteaptă acum observații suplimentare.
În mai multe ocazii din anii trecuți, imaginile astronomice au dezvăluit obiecte slabe, văzute lângă stele mult mai strălucitoare. Unele dintre acestea s-au gândit a fi cele care orbitează exoplanetele, dar după un studiu suplimentar, niciunul dintre ei nu a putut susține testul real. Unii s-au dovedit a fi niște însoțitori stelari slabi, alții erau în totalitate stele de fundal fără legătură. Acesta poate fi diferit.
În luna aprilie a acestui an, echipa de astronomi europeni și americani a detectat un punct de lumină slab și foarte roșu, foarte aproape (la o distanță unghiulară de 0,8 arcsec) de un obiect maro-pitic, desemnat 2MASSWJ1207334-393254. Cunoscut și sub denumirea de „2M1207”, aceasta este o „stea eșuată”, adică un corp prea mic pentru ca procesele majore de fuziune nucleară să se fi aprins în interiorul său și să producă acum energie prin contracție. Este membru al asociației stelare TW Hydrae situată la o distanță de aproximativ 230 de ani-lumină. Descoperirea a fost făcută cu instalația NACO suportată de optică adaptivă [3] la telescopul VLT Yepun de 8,2 m la Observatorul Paranal ESO (Chile).
Obiectul scăzut este de peste 100 de ori mai slab decât 2M1207, iar spectrul său aproape infraroșu a fost obținut cu eforturi mari în iunie 2004 de către NACO, la limita tehnică a instalației puternice. Acest spectru arată semnăturile moleculelor de apă și confirmă faptul că obiectul trebuie să fie relativ mic și ușor.
Niciuna dintre observațiile disponibile nu contrazice faptul că poate fi un exoplanet pe orbită în jurul valorii de 2M1207. Ținând cont de culorile în infraroșu și de datele spectrale, calculele modelului evolutiv indică o planetă de masă de 5 jupiter pe orbită în jurul 2M1207. Totuși, acestea nu permit încă o decizie clară despre natura reală a acestui obiect intrigant. Astfel, astronomii se referă la aceasta drept „Compania de candidați a planetei gigant (GPCC)” [4].
Acum vor fi făcute observații pentru a stabili dacă mișcarea din cerul GPCC este compatibilă cu cea a unei planete care orbitează pe 2M1207. Acest lucru ar trebui să devină evident în cel mult 1-2 ani.
Doar o undă de lumină
Din 1998, o echipă de astronomi europeni și americani [2] studiază mediul „asociațiilor stelare” tinere, din apropiere, adică mari conglomerate de stele în mare parte tinere și norii de praf și gaz din care au fost formați recent.
Stelele din aceste asociații sunt ținte ideale pentru imagistica directă a însoțitorilor sub-stelari (planete sau obiecte pitice maro). Liderul echipei, astronomul ESO Gael Chauvin, notează că „indiferent de natura lor, obiectele sub-stelare sunt mult mai calde și mai luminoase când sunt tineri - zeci de milioane de ani - și, prin urmare, pot fi mai ușor detectate decât obiectele mai vechi de masă similară”.
Echipa s-a concentrat în special pe studiul Asociației TW Hydrae. Acesta este situat în direcția constelației Hydra (Șarpele de apă) adânc în cerul sudic, la o distanță de aproximativ 230 de ani-lumină. Pentru aceasta, au folosit instalația NACO [3] la telescopul VLT Yepun de 8,2 m, unul dintre cele patru telescoape uriașe de la Observatorul Paranal ESO din nordul Chile. Optica adaptivă a instrumentului (AO) depășește distorsiunea indusă de turbulențele atmosferice, producând imagini infraroșii extrem de clare. Senzorul de undă cu infraroșu a fost o componentă esențială a sistemului AO pentru reușita acestor observații. Acest instrument unic sesizează deformarea imaginii cu infraroșu aproape, adică într-o regiune de lungime de undă unde obiecte precum 2M1207 (vezi mai jos) sunt mult mai strălucitoare decât în intervalul vizibil.
Asociația TW Hydrae conține o stea cu un însoțitor pitic maron orbitant, de aproximativ 20 de ori masa Jupiter și patru stele înconjurate de discuri proto-planetare prăfuite. Obiectele pitice brune sunt „stele eșuate”, adică corpuri prea mici pentru ca procesele nucleare să se fi aprins în interiorul lor și care acum produc energie prin contracție. Ele nu emit aproape nicio lumină vizibilă. La fel ca Soarele și planetele uriașe din sistemul solar, acestea sunt compuse în principal din gaz de hidrogen, poate cu centuri de nori învolburate.
Pe o serie de expuneri realizate prin diferite filtre optice, astronomii au descoperit o mică picătură roșie de lumină, doar 0,8 arcsec de la obiectul TWM Asociația TW Hydrae maro-pitic 2MASSWJ1207334-393254, sau doar „2M1207”, cf. PR PR 26a / 04. Imaginea scăzută este de peste 100 de ori mai slabă decât cea a 2M1207. „Dacă aceste imagini ar fi fost obținute fără optică adaptivă, acel obiect nu ar fi fost văzut”, spune Gael Chauvin.
Christophe Dumas, un alt membru al echipei, este entuziasmat: „Emoția de a vedea această sursă slabă de lumină în timp real pe afișajul instrumentului a fost de necrezut. Deși este cu siguranță mult mai mare decât un obiect de mărime terestră, este un sentiment ciudat că ar putea fi într-adevăr primul sistem planetar dincolo de imaginea noastră.
Exoplaneta sau Brown Nana?
Care este natura acestui obiect slab [4]? Ar putea fi un exoplanet în orbită în jurul acelui obiect pitic tânăr maro la o distanță proiectată de aproximativ 8.250 milioane km (aproximativ de două ori distanța dintre Soare și Neptun)?
„Dacă însoțitorul candidat la 2M1207 este într-adevăr o planetă, aceasta ar fi prima dată când a fost imaginat un exoplanet legat gravitațional în jurul unei stele sau al unei pitici brune”, spune Benjamin Zuckerman, de la UCLA, membru al echipei și, de asemenea, al Astrobiologiei NASA. Institut.
Folosind spectroscopie cu rezoluție unghiulară înaltă cu instalația NACO, echipa a confirmat starea subterană a acestui obiect - denumită acum „Compania Gandantă de Candidat Companion (GPCC)” - prin identificarea unor absorbții largi ale benzilor de apă în atmosfera sa, cf. . PR PR 26b / 04.
Spectrul unei planete tinere și fierbinți - așa cum poate fi GPCC - va avea similitudini puternice cu un obiect mai vechi și mai masiv, cum ar fi un pitic brun. Cu toate acestea, când se răcește după câteva zeci de milioane de ani, un astfel de obiect va arăta semnăturile spectrale ale unei planete gazoase uriașe precum cele din propriul nostru sistem solar.
Deși spectrul GPCC este destul de „zgomotos” din cauza leșinității sale, echipa a putut să-i atribuie o caracterizare spectrală care exclude o posibilă contaminare de către obiecte extra-galactice sau stele răcoroase de tip târziu, cu exces infraroșu anormal, localizate dincolo de pitic maro.
După un studiu foarte atent al tuturor opțiunilor, echipa a constatat că, deși acest lucru este statistic foarte improbabil, nu poate fi exclusă complet posibilitatea ca acest obiect să fie mai vechi și mai masiv, în prim plan sau în fundal. Analiza detaliată aferentă este disponibilă în lucrarea de cercetare care a fost acceptată pentru publicare în revista europeană Astronomy & Astrophysics (vezi mai jos).
implicaţii
Piticul maro 2M1207 are de aproximativ 25 de ori masa lui Jupiter și este astfel de aproximativ 42 de ori mai ușor decât Soarele. Ca membru al Asociației TW Hydrae, acesta are aproximativ opt milioane de ani.
Deoarece sistemul nostru solar are 4.600 de milioane de ani, nu există nicio modalitate de a măsura direct modul în care Pământul și alte planete s-au format în primele zeci de milioane de ani după formarea Soarelui. Dar, dacă astronomii pot studia vecinătatea unor stele tinere, care au acum doar zeci de milioane de ani, atunci, asistând la o varietate de sisteme planetare care se formează acum, vor putea înțelege mult mai exact propriile noastre origini îndepărtate.
Anne-Marie Lagrange, membră a echipei de la Observatorul Grenoble (Franța), privește spre viitor: „Descoperirea noastră reprezintă un prim pas spre deschiderea unui domeniu cu totul nou în astrofizică: imagistica și studiul spectroscopic al sistemelor planetare. Astfel de studii vor permite astronomilor să caracterizeze structura fizică și compoziția chimică a planetelor gigant și, în cele din urmă, terestre. ”
Observații de urmărire
Ținând cont de culorile infraroșii și de datele spectrale disponibile pentru GPCC, calculele modelului evolutiv indică o planetă de masă de 5 jupiter, de aproximativ 55 de ori mai îndepărtată de 2M1207 decât Pământul este de la Soare (55 AU). Temperatura suprafeței pare a fi de aproximativ 10 ori mai caldă decât Jupiter, aproximativ 1000 ° C; acest lucru se explică cu ușurință prin cantitatea de energie care trebuie eliberată în timpul ritmului actual de contracție a acestui obiect tânăr (într-adevăr, planeta uriașă mult mai veche, Jupiter, produce încă energie în interiorul său).
Astronomii își vor continua cercetările pentru a confirma sau a nega dacă au descoperit de fapt un exoplanet. În următorii câțiva ani, ei se așteaptă să stabilească fără îndoială dacă obiectul este într-adevăr o planetă în orbită în jurul piticului maro 2M1207, urmărind cum cele două obiecte se mișcă prin spațiu și să învețe dacă se mișcă sau nu împreună. De asemenea, vor măsura luminozitatea GPCC la lungimi de undă multiple și se pot încerca observații mai spectrale.
Nu există nici o îndoială că viitoarele programe pentru a exoplaneta imagini în jurul stelelor din apropiere, fie de la sol cu telescoape extrem de mari echipate cu optică adaptivă special concepută, fie din spațiu cu telescoape speciale pentru planete, vor profita foarte mult din realizările tehnologice actuale.
Mai multe informatii
Rezultatele prezentate în acest comunicat de presă al ESO se bazează pe o lucrare de cercetare („Un candidat planetă uriașă în apropierea unui tânăr brun marit” de G. Chauvin și colab.), Care a fost acceptată pentru publicare și va apărea în curând în revista de cercetare „ Astronomie și Astrofizică ”. O preimprimare este disponibilă aici.
notițe
[1]: Acest comunicat de presă este emis simultan de ESO și CNRS (în franceză).
[2]: Echipa este formată din Gael Chauvin și Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange și Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Franța), Benjamin Zuckerman și Inseok Song (UCLA, Los Angeles, SUA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Franța) și Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, SUA). Membrii echipei americane recunosc finanțarea în parte de către Institutul de Astrobiologie al NASA.
[3]: Facilitatea NACO (de la NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System și CONICA / Imagini infraroșii și spectrograf aproape) la telescopul VLT Yepun de 8,2 m pe Paranal oferă capacitatea de a produce imagini infraroșii aproape limitate de difracție ale obiectelor astronomice . Simtează radiația din această regiune a lungimii de undă cu dicroica N90C10; 90% din flux sunt transmise la senzorul front wave și 10% la camera cu infraroșu aproape CONICA. Acest mod este deosebit de util pentru imaginea accentuată a obiectelor stelare sau subcelare cu masa foarte redusă. Corectorul de optică adaptativă (NAOS) a fost construit, în baza unui contract ESO, de Office National d’Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG) și laboratoarele LESIA și GEPI ale Observatoire de Paris în Franța, în colaborare cu ESO. Camera CONICA a fost construită, în baza unui contract ESO, de Max-Planck-Institut f Astronomie (MPIA) (Heidelberg) și Max-Planck Institut de extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) din Germania, în colaborare cu ESO.
[4]: Care este diferența dintre un mic pitic maro și un exoplanet? Linia de graniță dintre cele două este încă investigată, dar se pare că un obiect pitic maro este format în același mod ca stelele, adică prin contracție într-un nor interstelar, în timp ce planetele sunt formate în discuri circumstanțiale stabile prin coliziune / accreție de planetesimale sau disc. instabilități. Aceasta implică faptul că piticele brune sunt formate mai rapid (mai puțin de 1 milion de ani) decât planetele (~ 10 milioane de ani). Un alt mod de separare a celor două tipuri de obiecte este în funcție de masă (întrucât acest lucru se face și între piticele maro și stelele): planetele (uriașe) sunt mai ușoare decât aproximativ 13 mase jupiter (masa critică necesară pentru a aprinde fuziunea de deuteriu), piticele maro sunt mai grele. Din păcate, prima definiție nu poate fi folosită în practică, de exemplu, la detectarea unui însoțitor slab ca în cazul de față, deoarece observațiile nu oferă informații despre modul în care s-a format obiectul. Dimpotrivă, criteriul de masă de mai sus este util în sensul că spectroscopia și astrometria unui obiect slab, împreună cu modelele evolutive adecvate, pot dezvălui masa și, prin urmare, natura obiectului.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
