De la descoperirea în 1995 a primei planete orbitând pe o stea normală, alta decât Soarele, acum sunt cunoscuți peste 150 de candidați ai așa-numitelor exoplanete. Cele mai multe dintre ele sunt detectate prin metode indirecte, bazate fie pe variații ale vitezei radiale, fie pe întunecarea stelei pe măsură ce planeta trece prin fața ei (vezi ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 și ESO PR 22/04 ).
Astronomii ar prefera totuși să obțină o imagine directă a unui exoplanet, permițându-le să caracterizeze mai bine natura fizică a obiectului. Aceasta este o sarcină extrem de dificilă, deoarece planeta este în general ascunsă în „strălucirea” stelei sale gazdă.
Pentru a depăși parțial această problemă, astronomii studiază obiecte foarte tinere. Într-adevăr, obiectele sub-stelare sunt mult mai calde și mai luminoase când sunt mici și, prin urmare, pot fi mai ușor detectate decât obiectele mai vechi de masă similară.
Pe baza acestei abordări, s-ar putea foarte bine ca, anul trecut, detectarea unei pete slabe de lumină lângă tânărul pitic brun 2M1207 de către o echipă internațională de astronomi care utilizează telescopul ESO Very Large (ESO PR 23/04) imagine bună a unui exoplanet. Un raport recent bazat pe date de la Telescopul spațial Hubble pare să confirme acest rezultat. Observații și mai recente făcute cu Telescopul spațial Spitzer despre strălucirea cu infraroșu cald a două planete „Jupiter fierbinte” detectate anterior este un alt rezultat interesant în acest context. Această bogăție de rezultate noi, obținute în intervalul de timp de câteva luni, ilustrează perfect dinamica acestui domeniu de cercetare.
Micuț tovarăș
Acum, o echipă diferită de astronomi [1] a făcut o altă descoperire importantă în acest domeniu găsind un tovarăș micuț la o stea tânără. De câțiva ani, acești oameni de știință au efectuat o căutare a planetelor și a obiectelor cu masă redusă, în special în jurul stelelor aflate încă în procesul lor de formare - așa-numitele stele T-Tauri - folosind atât imagistica directă, cât și tehnicile de viteză radială. Unul dintre obiectele de pe lista lor este GQ Lupi, o tânără stea T-Tauri, situată în norul Lupus I (Lupul), o regiune de formație de stele aflată la aproximativ 400 sau 500 de ani lumină. Vedeta GQ Lupi este aparent un obiect foarte tânăr încă înconjurat de un disc, cu o vârstă cuprinsă între 100.000 și 2 milioane de ani.
Astronomii au observat GQ Lupi la 25 iunie 2004 cu instrumentul de optică adaptivă NACO atașat lui Yepun, al patrulea telescop de 8,2 m Unit al telescopului foarte mare situat în vârful Cerro Paranal (Chile). Optica adaptivă a instrumentului (AO) depășește distorsiunea indusă de turbulențele atmosferice, producând imagini infraroșii extrem de clare.
Așa cum arată ESO PR Photo 10a / 05, seria expunerilor la NACO dezvăluie clar prezența însoțitorului mic, situat în imediata apropiere a stelei. Acest obiect nou găsit se află la doar 0,7 arcsecund distanță și ar fi fost trecut cu vederea fără utilizarea capabilităților optice adaptive ale NACO.
La distanța de GQ Lupi, separarea dintre stea și însoțitorul ei slab este de aproximativ 100 de unități astronomice (sau de 100 de ori distanța dintre Soare și Pământ). Aceasta este aproximativ de 2,5 ori distanța dintre Pluton și Soare.
Însoțitorul, numit GQ Lupi B sau GQ Lupi b [2], este de aproximativ 250 de ori mai slab decât GQ Lupi A așa cum se vede în această serie de imagini. Alte imagini obținute cu NACO în august și septembrie au confirmat prezența și poziția acestui însoțitor.
Deplasându-se în aceeași direcție
Apoi, astronomii au descoperit că steaua a fost observată anterior atât de telescopul Subaru, cât și de Telescopul spațial Hubble. Au preluat imaginile corespunzătoare din arhivele de date ale acestor facilități pentru analize suplimentare.
Imaginile mai vechi, realizate în iulie 2002 și, respectiv, în aprilie 1999, au arătat și prezența însoțitorului, oferindu-le astronomilor posibilitatea de a măsura cu precizie poziția celor două obiecte pe o perioadă de câțiva ani. La rândul lor, acestea le-au permis să stabilească dacă stelele se mișcă împreună pe cer - așa cum ar fi de așteptat dacă sunt legate gravitațional între ele - sau dacă obiectul mai mic este doar un obiect de fundal, aliniat doar întâmplător.
Din măsurătorile lor, astronomii au descoperit că separarea dintre cele două obiecte nu s-a modificat în perioada de cinci ani acoperită de observații (a se vedea ESO PR Photo 10b / 05). Pentru oamenii de știință, aceasta este o dovadă clară că ambele obiecte se mișcă în aceeași direcție pe cer. „Dacă obiectul slab ar fi un obiect de fundal”, spune Ralph Neuh? Utilizator al Universității din Jena (Germania) și liderul echipei, „am vedea o schimbare în separare, întrucât GQ Lup s-ar muta pe cer. Din 1999 până în 2004, separarea s-ar fi schimbat cu 0,15 arcsec, în timp ce suntem siguri că schimbarea este de cel puțin 20 de ori mai mică. "
Exoplaneta sau pitica maro?
Pentru a examina în continuare natura fizică a obiectului recent descoperit, astronomii au folosit NACO pe VLT pentru a lua o serie de spectre. Acestea au arătat semnătura tipică a unui obiect foarte fain, în special prezența benzilor de apă și CO. Ținând cont de culorile în infraroșu și de datele spectrale disponibile, calculele modelului atmosferic indică o temperatură cuprinsă între 1.600 și 2.500 de grade și o rază care este de două ori mai mare decât Jupiter (vezi PR Photo 10c / 05). Conform acestui fapt, GQ Lupi B este astfel un obiect rece și destul de mic.
Dar care este natura acestui obiect slab? Este un exoplanet de bună credință sau este o pitică brună, acele stele „eșuate” care nu sunt suficient de masive pentru a produce în mod central reacții nucleare majore? Deși linia de frontieră dintre cele două este încă o problemă de dezbatere, o modalitate de a distinge între cele două este prin masa lor (întrucât acest lucru se face și între piticele maro și stelele): planetele (uriașe) sunt mai ușoare decât aproximativ 13 mase de jupiter ( masa critică necesară pentru aprinderea fuziunii de deuteriu), piticele brune sunt mai grele.
Ce zici de GQ Lupi b?
Din păcate, noile observații nu oferă o estimare directă a masei obiectului. Astfel, astronomii trebuie să se bazeze pe comparația cu modelele teoretice ale unor astfel de obiecte. Dar acest lucru nu este atât de ușor pe cât pare. Dacă, după cum acceptă în general astronomii, GQ Lupi A și B s-au format simultan, obiectul nou găsit este foarte tânăr. Problema este că pentru obiecte atât de tinere, probabil că modelele teoretice tradiționale nu sunt aplicabile. Cu toate acestea, dacă sunt utilizate, acestea oferă o estimare a masei obiectului care se află undeva între 3 până la 42 de mase Jupiter, adică cuprinzând atât domeniile planetei cât și domeniile pitice brune.
Aceste faze incipiente în formarea piticului maro și a planetei sunt în mod esențial un teritoriu necunoscut pentru modele. Este foarte dificil să modelăm prăbușirea timpurie a norilor de gaz, având în vedere condițiile din jurul stelei părinte care se formează. Un set de modele, special concepute pentru modelarea obiectelor foarte tinere, oferă mase cât mai scăzute de la una la două mase Jupiter. Dar după cum subliniază utilizatorul Ralph Neuh „aceste noi modele trebuie să fie calibrate, înainte ca masa acestor însoțitori să poată fi determinată cu încredere”.
Astronomii subliniază, de asemenea, că, din comparația dintre spectrele lor VLT / NACO și modelele teoretice ale coautorului Peter Hauschildt de la Universitatea Hamburg (Germania), ajung la concluzia că cea mai bună potrivire este obținută pentru un obiect care are aproximativ 2 radii Jupiter. și 2 mase de jupiter. Dacă acest rezultat ar păstra, GQ Lupi b ar fi astfel cel mai tânăr și cel mai ușor exoplanet care ar fi fost imaginat.
Alte observații sunt încă necesare pentru a determina cu exactitate natura GQ Lupi B. Dacă cele două obiecte sunt într-adevăr legate, atunci cel mai mic obiect va avea nevoie de mai mult de 1.000 de ani pentru a finaliza o orbită în jurul stelei sale gazdă. Desigur, este prea mult timp de așteptat, dar efectul mișcării orbitale ar putea fi detectabil - ca o schimbare minusculă a separației dintre cele două obiecte - în câțiva ani. Prin urmare, echipa intenționează să efectueze observații periodice ale acestui obiect folosind NACO pe VLT, pentru a detecta această mișcare. Fără îndoială că, în timp, se vor realiza progrese suplimentare pe partea teoretică și vor fi făcute multe descoperiri senzaționale în acest domeniu.
Mai multe informatii
Cercetarea prezentată în acest comunicat de presă ESO este publicată într-o scrisoare către editor acceptată pentru publicare de Astronomy and Astrophysics („Dovadă pentru un însoțitor sub-stelar în colaborare cu GQ Lup” de R. Neuh? User și colab.) Și disponibil în format PDF la http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Notă
[1]: Echipa este compusă din Ralph Neuh? User, G? Nther Wuchterl, Markus Mugrauer și Ana Bedalov (Universitatea din Jena, Germania), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Germania) și Peter Hauschildt (Hamburger Sternwarte, Germania).
[2]: În literatura astronomică, convenția este de a pune majuscule pentru stele membre ale mai multor sisteme, dar litere mici pentru planete. Dacă însoțitorul GQ Lupi A se dovedește a fi o planetă, s-ar numi GQ Lupi b, în timp ce, dacă este o pitică brună, ar fi identificat ca GQ lupi B. Având în vedere incertitudinea actuală, am utilizat, prin urmare, ambele denumiri în acest comunicat de presă, la fel ca autorii din lucrarea științifică originală.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
