В исследовательской работе международной группы астрономов [2] приводятся веские аргументы в пользу, но окончательный ответ в настоящее время ожидает дальнейших наблюдений.
За последние несколько лет на астрономических снимках несколько раз обнаруживались слабые объекты, видимые вблизи гораздо более ярких звезд. Считалось, что некоторые из них принадлежат орбитальным экзопланетам, но после дальнейшего изучения ни один из них не выдержал настоящего испытания. Некоторые оказались слабыми звездными компаньонами, другие были совершенно не связанными фоновыми звездами. Этот может быть другим.
В апреле этого года группа европейских и американских астрономов обнаружила слабую и очень красную точку света очень близко (на угловом расстоянии 0,8 угловых секунд) от объекта коричневого карлика, обозначенного 2MASSWJ1207334-393254. Также известная как «2M1207», это «провалившаяся звезда», то есть тело, слишком маленькое для крупных процессов ядерного синтеза, чтобы оно могло воспламениться в его внутренней части и теперь производит энергию при сжатии. Он является членом звездной ассоциации TW Hydrae, расположенной на расстоянии около 230 световых лет. Открытие было сделано с помощью установки NACO с поддержкой адаптивной оптики [3] на 8,2-метровом телескопе VLT Yepun в Парано-обсерватории ESO (Чили).
Слабый объект более чем в 100 раз слабее, чем 2М1207, и его спектр, близкий к инфракрасному, был получен с огромными усилиями в июне 2004 года компанией NACO на техническом пределе мощного объекта. Этот спектр показывает сигнатуры молекул воды и подтверждает, что объект должен быть сравнительно маленьким и легким.
Ни одно из доступных наблюдений не противоречит тому, что это может быть экзопланета на орбите около 2М1207. Принимая во внимание инфракрасные цвета и спектральные данные, расчеты эволюционной модели указывают на то, что планета с массой 5 Юпитера находится на орбите около 2М1207. Тем не менее, они еще не позволяют четко определить реальную природу этого интригующего объекта. Таким образом, астрономы называют его «Компаньоном-кандидатом на гигантскую планету (GPCC)» [4].
Теперь будут сделаны наблюдения, чтобы установить, совместимо ли движение в небе GPCC с движением планеты, вращающейся вокруг 2M1207. Это должно проявиться не более чем через 1-2 года.
Просто пылинка
С 1998 года группа европейских и американских астрономов [2] изучает окружающую среду молодых, близлежащих «звездных ассоциаций», то есть крупных конгломератов, состоящих в основном из молодых звезд, и пылевых и газовых облаков, из которых они недавно образовались.
Звезды в этих ассоциациях являются идеальными целями для прямой съемки субзвездных спутников (планет или объектов коричневых карликов). Руководитель группы, астроном ESO Гаэль Шовен, отмечает, что «независимо от их природы субзвездные объекты гораздо более горячие и яркие в молодом возрасте - десятки миллионов лет - и, следовательно, их легче обнаружить, чем более старые объекты аналогичной массы».
Особое внимание было уделено изучению ассоциации TW Hydrae. Он расположен в направлении созвездия Гидры (Водяной Змеи) глубоко в южном небе, на расстоянии около 230 световых лет. Для этого они использовали установку NACO [3] на 8,2-метровом телескопе VLT Yepun, одном из четырех гигантских телескопов в Обсерватории ESO Paranal в северной части Чили. Адаптивная оптика (AO) прибора преодолевает искажения, вызванные атмосферной турбулентностью, создавая чрезвычайно четкие изображения в ближней инфракрасной области. Инфракрасный датчик волнового фронта был важным компонентом системы AO для успеха этих наблюдений. Этот уникальный прибор воспринимает деформацию ближнего инфракрасного изображения, то есть в области длин волн, где такие объекты, как 2M1207 (см. Ниже), намного ярче, чем в видимом диапазоне.
Ассоциация TW Hydrae содержит звезду с орбитальным спутником коричневых карликов, примерно в 20 раз превышающую массу Юпитера, и четыре звезды, окруженные пыльными протопланетными дисками. Коричневые карликовые объекты - это «провальные звезды», т. Е. Тела, слишком маленькие для того, чтобы ядерные процессы могли воспламениться в их внутренней части и теперь производят энергию за счет сжатия. Они почти не излучают видимого света. Подобно Солнцу и гигантским планетам в Солнечной системе, они состоят в основном из газообразного водорода, возможно, с закрученными облачными поясами.
На серии экспозиций, выполненных через различные оптические фильтры, астрономы обнаружили крошечный красный блик, всего в 0,8 угловых секунд от объекта коричневого карлика TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254 или просто «2M1207», ср. PR Фото 26а / 04. Слабое изображение более чем в 100 раз слабее, чем у 2M1207. «Если бы эти изображения были получены без адаптивной оптики, этого объекта не было бы видно», - говорит Гаэль Шовен.
Кристоф Дюма, другой член команды, полон энтузиазма: «Ощущение этого слабого источника света в реальном времени на дисплее прибора было невероятным. Хотя он, безусловно, намного больше, чем объект земного размера, странное ощущение, что он действительно может быть первой планетарной системой за пределами нашей собственной ».
Экзопланета или коричневый карлик?
Какова природа этого слабого объекта [4]? Может ли это быть экзопланета на орбите вокруг этого молодого коричневого карликового объекта на проектном расстоянии около 8 250 миллионов км (примерно вдвое больше расстояния между Солнцем и Нептуном)?
«Если потенциальный спутник 2M1207 действительно является планетой, это будет первый случай, когда гравитационно связанная экзопланета будет изображена вокруг звезды или коричневого карлика», - говорит Бенджамин Цукерман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, член команды, а также из астробиологии НАСА. Институт.
Используя спектроскопию с высоким угловым разрешением на установке NACO, команда подтвердила субзвездный статус этого объекта - теперь называемого «спутником-гигантом-кандидатом (GPCC)» - путем определения широких поглощений в полосе воды в его атмосфере, ср. , PR Фото 26b / 04.
Спектр молодой и горячей планеты - как, впрочем, и GPCC - будет иметь сильное сходство с более старым и более массивным объектом, таким как коричневый карлик. Однако, когда он остынет через несколько десятков миллионов лет, такой объект покажет спектральные подписи гигантской газовой планеты, подобной нашей солнечной системе.
Хотя спектр GPCC довольно «шумный» из-за его слабости, команда смогла присвоить ему спектральную характеристику, исключающую возможное загрязнение внегалактическими объектами или холодными звездами позднего типа с аномальным избытком инфракрасного излучения, расположенными за пределами коричневый карлик
После очень тщательного изучения всех вариантов, команда обнаружила, что, хотя это статистически очень невероятно, нельзя полностью исключить возможность того, что этот объект может быть более старым и более массивным, холодным коричневым карликом переднего или заднего плана. Соответствующий подробный анализ доступен в итоговом исследовательском документе, который был принят для публикации в европейском журнале Astronomy & Astrophysics (см. Ниже).
Последствия
Коричневый карлик 2M1207 примерно в 25 раз больше массы Юпитера и, таким образом, примерно в 42 раза легче Солнца. Как член ассоциации TW Hydrae, ей около восьми миллионов лет.
Поскольку нашей солнечной системе 4600 миллионов лет, нет никакого способа непосредственно измерить, как Земля и другие планеты сформировались в течение первых десятков миллионов лет после формирования Солнца. Но если астрономы смогут исследовать окрестности молодых звезд, которым сейчас всего десятки миллионов лет, то, увидев множество формирующихся планетных систем, они смогут гораздо более точно понять наше собственное далекое происхождение.
Анн-Мари Лагранж, член команды из Гренобльской обсерватории (Франция), смотрит в будущее: «Наше открытие представляет собой первый шаг к открытию совершенно нового направления в астрофизике: визуализации и спектроскопического изучения планетных систем. Такие исследования позволят астрономам охарактеризовать физическую структуру и химический состав гигантских и, в конечном итоге, планет земного типа ».
Последующие наблюдения
Принимая во внимание инфракрасные цвета и спектральные данные, доступные для GPCC, расчеты эволюционной модели указывают на планету с массой 5 Юпитер, примерно в 55 раз более отдаленную от 2М1207, чем Земля от Солнца (55 а.е.). Температура поверхности, по-видимому, примерно в 10 раз выше, чем на Юпитере, около 1000 ° С; это легко объясняется количеством энергии, которая должна высвобождаться во время текущей скорости сжатия этого молодого объекта (действительно, гораздо более старая гигантская планета Юпитер все еще производит энергию в своем внутреннем пространстве).
Астрономы теперь продолжат свои исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть, действительно ли они обнаружили экзопланету. В течение следующих нескольких лет они надеются установить, не является ли объект действительно планетой, находящейся на орбите вокруг коричневого карлика 2M1207, наблюдая, как два объекта движутся в пространстве, и выяснить, движутся ли они вместе. Они также будут измерять яркость GPCC на нескольких длинах волн, и могут быть предприняты дополнительные спектральные наблюдения.
Нет никаких сомнений в том, что будущие программы по изображению экзопланет вокруг близлежащих звезд, будь то с земли с помощью чрезвычайно больших телескопов, оснащенных специально разработанной адаптивной оптикой, или из космоса со специальными телескопами с поиском планет, получат большую выгоду от текущих технологических достижений.
Больше информации
Результаты, представленные в этом пресс-релизе ESO, основаны на исследовательской работе («Кандидат гигантской планеты возле молодого коричневого карлика» Дж. Шовена и др.), Которая была принята к публикации и скоро появится в ведущем исследовательском журнале « Астрономия и астрофизика ». Препринт доступен здесь.
Ноты
[1]: этот пресс-релиз выпускается одновременно ESO и CNRS (на французском языке).
[2]: Команда состоит из Гаэля Шовена и Кристофа Дюма (ESO-Чили), Анн-Мари Лагранж и Жан-Люка Беозита (LAOG, Гренобль, Франция), Бенджамина Цукермана и Инсока Сонга (UCLA, Лос-Анджелес, США), Дэвид Муилле (LAOMP, Тарб, Франция) и Патрик Лоуранс (IPAC, Пасадена, США). Американские члены команды признают финансирование частично Институтом астробиологии НАСА.
[3]: Установка NACO (от NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System и CONICA / ближнего инфракрасного сканера и спектрографа) на 8,2-метровом телескопе VLT Yepun на Paranal предлагает возможность получения дифракционных изображений астрономических объектов в ближней инфракрасной области с ограничением дифракции. , Он измеряет излучение в этой области длин волн с дихроичным N90C10; 90 процентов потока передается на датчик волнового фронта и 10 процентов на ближнюю инфракрасную камеру CONICA. Этот режим особенно полезен для четкого изображения красных и очень мелких звездных или субзвездных объектов. Адаптивный корректор оптики (NAOS) был построен в соответствии с контрактом ESO Бюро национальных исследований и исследований в области здравоохранения (ONERA), Лабораторией астрофизики Гренобля (LAOG) и лабораториями LESIA и GEPI Обсерватории. Париж во Франции в сотрудничестве с ESO. Камера CONICA была построена в соответствии с контрактом ESO Max-Planck-Institut f? R Astronomie (MPIA) (Гейдельберг) и Max-Planck Institut f? Extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) в Германии, в сотрудничестве с ESO.
[4]: В чем разница между маленьким коричневым карликом и экзопланетой? Граница между ними все еще исследуется, но кажется, что коричневый карликовый объект формируется так же, как звезды, то есть путем сжатия в межзвездном облаке, в то время как планеты образуются в стабильных околозвездных дисках посредством столкновения / аккреции планетезималей или диска неустойчивостей. Это означает, что коричневые карлики формируются быстрее (менее 1 миллиона лет), чем планеты (~ 10 миллионов лет). Другой способ разделения двух видов объектов - это по массе (как это также делается между коричневыми карликами и звездами): (гигантские) планеты легче, чем приблизительно 13 масс Юпитера (критическая масса, необходимая для зажигания синтеза дейтерия), коричневые карлики тяжелее К сожалению, первое определение не может быть использовано на практике, например, при обнаружении слабого собеседника, как в настоящем случае, поскольку наблюдения не предоставляют информацию о том, как был сформирован объект. Напротив, вышеуказанный критерий массы полезен в том смысле, что спектроскопия и астрометрия слабого объекта вместе с соответствующими эволюционными моделями могут выявить массу и, следовательно, природу объекта.
Источник: ESO News Release
