Datorită puternicei noi camere cu contrast ridicat instalate la telescopul foarte mare, au fost obținute fotografii ale unui tovarăș cu masă mică, foarte aproape de o stea. Acest lucru le-a permis astronomilor să măsoare direct masa unui obiect de masă tânăr, foarte scăzut, pentru prima dată.
Obiectul, de peste 100 de ori mai slab decât steaua sa gazdă, este încă de 93 de ori mai masiv decât Jupiter. Și se pare că este aproape de două ori mai grea decât teoriul prevede că va fi.
Prin urmare, această descoperire sugerează că, din cauza erorilor din modele, astronomii ar fi putut supraestima numărul de planete extrasolare „tinere maronii” și „plutitoare libere”.
O combinație câștigătoare
O stea poate fi caracterizată de mulți parametri. Dar unul are cea mai mare importanță: masa sa. Masa unei stele este cea care îi va decide soarta. Prin urmare, nu este de mirare că astronomii sunt dornici să obțină o măsură precisă a acestui parametru.
Cu toate acestea, aceasta nu este o sarcină ușoară, în special pentru cele mai puțin masive, cele aflate la granița dintre stele și obiecte pitice maro. Piticele brune sau „stelele eșuate” sunt obiecte de până la 75 de ori mai masive decât Jupiter, prea mici pentru ca procesele majore de fuziune nucleară să se fi aprins în interiorul său.
Pentru a determina masa unei stele, astronomii privesc, în general, mișcarea stelelor într-un sistem binar. Apoi aplicați aceeași metodă care permite determinarea masei Pământului, cunoscând distanța Lunii și timpul necesar pentru ca satelitul său să completeze o orbită completă (așa-numita „a treia lege a lui Kepler”). În același mod, ei au măsurat și masa Soarelui cunoscând distanța Pământ-Soare și timpul - un an - este nevoie de planeta noastră pentru a face un tur în jurul Soarelui.
Problema cu obiectele cu masă redusă este că sunt foarte slabe și adesea vor fi ascunse în strălucirea stelei mai strălucitoare pe care o orbitează, de asemenea, atunci când sunt privite pe telescoape mari.
Astronomii au găsit totuși modalități de a depăși această dificultate. Pentru aceasta, ei se bazează pe o combinație a unei strategii observaționale bine luate în considerare cu instrumente de ultimă generație.
Cameră cu contrast ridicat
În primul rând, astronomii care caută obiecte cu masă foarte mică se uită la stele tinere din apropiere, deoarece obiectele însoțitoare de masă scăzută vor fi mai strălucitoare în timp ce sunt mici, înainte de a se contracta și de a se răci.
În acest caz particular, o echipă internațională de astronomi [1] condusă de Laird Close (Steward Observatory, Universitatea din Arizona), a studiat steaua AB Doradus A (AB Dor A). Această stea este situată la aproximativ 48 de ani lumină și are o vechime de doar 50 de milioane de ani. Deoarece poziția pe cerul lui AB Dor A „vobolește”, din cauza atracției gravitaționale a unui obiect asemănător unei stele, se credea încă de la începutul anilor ’90 că AB Dor A trebuie să aibă un tovarăș cu masă scăzută.
Pentru a fotografia acest însoțitor și a obține un set cuprinzător de date despre acesta, Close și colegii săi au folosit un instrument nou pe telescopul foarte mare al Observatorului Sud European. Această nouă cameră de optică adaptivă cu contrast înalt, NACO Simultane Differential Imager, sau NACO SDI [2], a fost dezvoltată în mod special de Laird Close și Rainer Lenzen (Max-Planck-Institutul pentru Astronomie din Heidelberg, Germania) pentru vânarea planetelor extrasolare. Camera SDI îmbunătățește capacitatea VLT și sistemul său de optică adaptivă de a detecta însoțitori slabi care, în mod normal, s-ar pierde în strălucirea stelei primare.
O premieră mondială
Întorcând această cameră către AB Dor A în februarie 2004, au reușit pentru prima dată să imagineze un însoțitor atât de slab - de 120 de ori mai slab decât steaua sa - și atât de aproape de steaua sa.
Markus Hartung (ESO), membru al echipei: „Această premieră mondială a fost posibilă doar datorită capacităților unice ale instrumentului NACO SDI de pe VLT. De fapt, Telescopul spațial Hubble a încercat, dar nu a reușit să-l detecteze pe tovarăș, deoarece era prea slab și prea aproape de strălucirea stelei primare. "
Distanța minusculă dintre stea și însoțitorul slab (0,156 arcsec) este aceeași cu lățimea unei monede euro (2,3 cm) atunci când este văzută la 20 km distanță. Însoțitorul, numit AB Dor C, a fost văzut la o distanță de 2,3 ori distanța medie între Pământ și Soare. Completează un ciclu în jurul stelei sale gazdă în 11,75 de ani pe o orbită destul de excentrică.
Folosind locația exactă a însoțitorului, împreună cu cunoscutul „ondulat” al stelei, astronomii ar putea determina cu exactitate masa însoțitorului. Obiectul, de peste 100 de ori mai slab decât steaua sa primară, are o zecime din masa stelei sale gazdă, adică este de 93 de ori mai masiv decât Jupiter. Astfel, acesta este ușor peste limita piticului maro.
Folosind NACO pe VLT, astronomii au observat în continuare AB Dor C la lungimi de undă aproape infraroșu pentru a-i măsura temperatura și luminozitatea.
"Am fost surprinși să aflăm că însoțitorul era cu 400 de grade (Celsius) mai rece și de 2,5 ori mai slab decât cele mai recente modele preconizează pentru un obiect al acestei mase", a spus Close.
„Teoria prezice că acest obiect scăzut de masă joasă ar fi de aproximativ 50 de mase Jupiter. Dar teoria este incorectă: acest obiect este într-adevăr între 88 și 98 de mase Jupiter. "
Prin urmare, aceste noi descoperiri contestă ideile actuale despre populația piticilor bruni și existența posibilă a planetelor extrasolare „plutitoare libere”, publicizate pe scară largă.
Într-adevăr, dacă obiectele tinere identificate până acum ca pitici maronii sunt de două ori mai mari decât se credea, multe trebuie să fie mai degrabă stele cu masă scăzută. Și obiectele identificate recent ca planete „plutitoare libere” sunt probabil la rândul lor pitici brune de masă scăzută.
Pentru Close și colegii săi, „această descoperire îi va obliga pe astronomi să regândească ce sunt cu adevărat masele celor mai mici obiecte produse în natură.”
Mai multe informatii
Lucrarea prezentată aici apare ca o scrisoare în numărul din 20 ianuarie al Naturii („O calibrare dinamică a relației maso-luminozitate la masele stelare foarte mici și la vârste tinere” de L. Close și colab.).
notițe
[1]: Echipa este formată din Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek și Beth Biller (Steward Observatory, Universitatea din Arizona, Tucson, SUA), Rainer Lenzen și Wolfgang Brandner (Max-Planck Institut pentru Astronomie, Heidelberg, Germania), Jose C. Guirado (Universitatea din Valencia, Spania), și Markus Hartung și Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: Camera SDI NACO este un tip de cameră unică care utilizează optică adaptivă, care elimină efectele încețoșate ale atmosferei Pământului pentru a produce imagini extrem de clare. SDI împarte lumina dintr-o singură stea în patru imagini identice, apoi trece fasciculele rezultate prin patru filtre ușor diferite (sensibile la metan). Când fasciculele de lumină filtrate lovesc tabloul de detector al camerei, astronomii pot scădea imaginile astfel încât steaua strălucitoare să dispară, dezvăluind un obiect mai slab și mai rece ascuns în altul luminos împrăștiat al stelei („strălucire”). Imaginile unice ale satelitului Saturn Titan obținut mai devreme cu NACO SDI au fost publicate în ESO PR 09/04.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
