С момента открытия в 1995 году первой планеты, вращающейся вокруг нормальной звезды, отличной от Солнца, в настоящее время известно более 150 кандидатов в эти так называемые экзопланеты. Большинство из них обнаруживаются косвенными методами, основанными на вариациях лучевой скорости или затемнении звезды, когда планета проходит перед ней (см. ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 и ESO PR 22/04 ).
Астрономы, однако, предпочли бы получить прямое изображение экзопланеты, что позволит им лучше охарактеризовать физическую природу объекта. Это чрезвычайно сложная задача, поскольку планета обычно скрыта в «ярком свете» своей ведущей звезды.
Чтобы частично преодолеть эту проблему, астрономы изучают очень молодые объекты. Действительно, субзвездные объекты намного более горячие и яркие в молодом возрасте и, следовательно, их легче обнаружить, чем более старые объекты аналогичной массы.
Основываясь на этом подходе, вполне возможно, что в прошлом году обнаружение слабого пятнышка света рядом с молодым коричневым карликом 2M1207 международной группой астрономов, использующих Очень большой телескоп ESO (ESO PR 23/04), является долгожданным добросовестное изображение экзопланеты. Недавний отчет, основанный на данных космического телескопа Хаббла, кажется, подтверждает этот результат. Еще более недавние наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа Спитцера теплых инфракрасных свечений двух ранее обнаруженных планет «горячего Юпитера», являются еще одним интересным результатом в этом контексте. Это множество новых результатов, полученных за несколько месяцев, прекрасно иллюстрирует динамику этой области исследований.
Крошечный компаньон
Теперь другая команда астрономов [1], возможно, сделала еще один важный прорыв в этой области, найдя крошечного компаньона для молодой звезды. Уже несколько лет эти ученые проводят поиск планет и объектов с малой массой, в частности вокруг звезд, все еще находящихся в процессе их формирования - так называемых звезд Т-Таури, - используя методы прямой визуализации и радиальной скорости. Одним из объектов в их списке является GQ Lupi, молодая звезда T-Tauri, расположенная в облаке Lupus I (Волк), области звездообразования на расстоянии около 400 или 500 световых лет. Звезда GQ Lupi, по-видимому, очень молодой объект, все еще окруженный диском, с возрастом от 100 000 до 2 миллионов лет.
Астрономы наблюдали за GQ Lupi 25 июня 2004 года с помощью адаптивного оптического прибора NACO, прикрепленного к Yepun, четвертому 8,2-метровому единичному телескопу очень большого телескопа, расположенному на вершине Cerro Paranal (Чили). Адаптивная оптика (AO) прибора преодолевает искажения, вызванные атмосферной турбулентностью, создавая чрезвычайно четкие изображения в ближней инфракрасной области.
Как показывает фото 10a / 05 ESO PR, серия снимков NACO четко показывает присутствие крошечного спутника, расположенного в непосредственной близости от звезды. Этот недавно найденный объект находится всего в 0,7 секунды и был бы пропущен без использования возможностей адаптивной оптики NACO.
На расстоянии Г. К. Люпи расстояние между звездой и ее слабым спутником составляет около 100 астрономических единиц (или в 100 раз больше расстояния между Солнцем и Землей). Это примерно в 2,5 раза больше расстояния между Плутоном и Солнцем.
Компаньон, которого называют GQ Lupi B или GQ Lupi b [2], примерно в 250 раз слабее, чем GQ Lupi A, как видно на этой серии изображений. Дальнейшие снимки, полученные с помощью NACO в августе и сентябре, подтвердили присутствие и положение этого спутника.
Двигаемся в том же направлении
Затем астрономы обнаружили, что звезда ранее наблюдалась с помощью телескопа Subaru, а также космического телескопа Хаббла. Они извлекли соответствующие изображения из архивов данных этих объектов для дальнейшего анализа.
Более старые снимки, сделанные в июле 2002 г. и апреле 1999 г. соответственно, также показали присутствие спутника, предоставляя астрономам возможность точно измерять положение двух объектов в течение нескольких лет. Это, в свою очередь, позволило им определить, движутся ли звезды вместе в небе - как и следовало ожидать, если они гравитационно связаны друг с другом - или если меньший объект является только фоновым объектом, просто выровненным случайно.
Из своих измерений астрономы обнаружили, что расстояние между двумя объектами не изменилось за пятилетний период, охватываемый наблюдениями (см. ESO PR Photo 10b / 05). Для ученых это явное доказательство того, что оба объекта движутся в одном и том же направлении на небе. «Если слабый объект будет фоновым, - говорит Ральф Нойх, пользователь Йенского университета (Германия) и руководитель группы, - мы увидим изменение в разделении, поскольку GQ Lup будет двигаться в небе. С 1999 по 2004 год разделение изменилось бы на 0,15 угловых секунд, хотя мы уверены, что это изменение будет как минимум в 20 раз меньше ».
Экзопланет или коричневый карлик?
Чтобы дополнительно исследовать физическую природу вновь обнаруженного объекта, астрономы использовали NACO на VLT, чтобы взять серию спектров. Они показали типичную характеристику очень холодного объекта, в частности наличие полос воды и CO. Принимая во внимание инфракрасные цвета и имеющиеся спектральные данные, расчеты атмосферной модели указывают на температуру от 1600 до 2500 градусов и радиус, который в два раза больше, чем у Юпитера (см. PR Photo 10c / 05). В соответствии с этим, GQ Lupi B, таким образом, является холодным и довольно маленьким объектом.
Но какова природа этого слабого объекта? Является ли это истинной экзопланетой или коричневым карликом, теми «провальными» звездами, которые недостаточно массивны, чтобы централизованно вызывать крупные ядерные реакции? Хотя граница между этими двумя до сих пор является предметом споров, один из способов различить их - это их масса (как это также делается между коричневыми карликами и звездами): (гигантские) планеты легче, чем около 13 масс Юпитера ( критическая масса, необходимая для зажигания синтеза дейтерия), коричневые карлики тяжелее.
Как насчет GQ Lupi B?
К сожалению, новые наблюдения не дают прямой оценки массы объекта. Таким образом, астрономы должны полагаться на сравнение с теоретическими моделями таких объектов. Но это не так просто, как кажется. Если, как обычно признают астрономы, GQ Lupi A и B образовались одновременно, вновь найденный объект очень молод. Проблема в том, что для таких очень молодых объектов традиционные теоретические модели, вероятно, не применимы. Однако, если они используются, они дают оценку массы объекта, которая лежит где-то между 3 и 42 массами Юпитера, то есть охватывают как области планеты, так и домены коричневых карликов.
Эти ранние фазы в формировании коричневых карликов и планет являются по существу неизвестной территорией для моделей. Очень сложно смоделировать ранний коллапс газовых облаков, учитывая условия вокруг формирующейся родительской звезды. Один набор моделей, специально созданный для моделирования очень молодых объектов, обеспечивает массу от одной до двух масс Юпитера. Но, как отмечает пользователь Ralph Neuh? «Эти новые модели еще необходимо откалибровать, прежде чем масса таких спутников будет определена с уверенностью».
Астрономы также подчеркивают, что из сравнения их спектров VLT / NACO и теоретических моделей соавтора Питера Хаушильда из Гамбургского университета (Германия) они приходят к выводу, что наилучшее соответствие получено для объекта, имеющего примерно 2 радиуса Юпитера. и 2 массы Юпитера. Если этот результат верен, GQ Lupi b, таким образом, будет самой молодой и самой легкой экзопланетой, которую можно было получить.
Необходимы дальнейшие наблюдения, чтобы точно определить природу GQ Lupi B. Если два объекта действительно связаны, то для наименьшего объекта потребуется более 1000 лет, чтобы завершить орбиту вокруг его звезды-хозяина. Это, конечно, слишком долго ждать, но эффект орбитального движения может быть обнаружен - как крошечное изменение в разделении между двумя объектами - через несколько лет. Поэтому команда планирует проводить регулярные наблюдения этого объекта с использованием NACO на VLT, чтобы обнаружить это движение. Нет сомнений в том, что в то же время будет достигнут дальнейший прогресс в теоретической части и будет сделано много сенсационных открытий в этой области.
Больше информации
Исследование, представленное в этом пресс-релизе ESO, публикуется в письме в редакцию, принятом для публикации астрономией и астрофизикой («Доказательства сопутствующего субзвездного компаньона GQ Lup» Р. Нойхейса и др.) И доступно в формате PDF на http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Запись
[1]: в состав группы входят пользователь Ральф Нойх, Гюнтер Вухтерль, Маркус Муграуэр и Ана Бедалов (Йенский университет, Германия), Эйке Гюнтер (Th ?ringer Landessternwarte Tautenburg, Германия) и Питер Хаушильдт (Гамбургер) Sternwarte, Германия).
[2]: В астрономической литературе принято ставить заглавные буквы для звезд, входящих в несколько систем, но маленькие буквы для планет. Если компаньон GQ Lupi A окажется планетой, он будет называться GQ Lupi b, а если это коричневый карлик, он будет идентифицирован как GQ Lupi B. Поэтому, учитывая существующую неопределенность, мы использовали оба наименования. в этом пресс-релизе, как и авторы оригинальной научной статьи.
Источник: ESO News Release
