Ένα ερευνητικό έγγραφο από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων [2] παρέχει ορθά επιχειρήματα υπέρ, αλλά η οριστική απάντηση περιμένει τώρα περαιτέρω παρατηρήσεις.
Σε αρκετές περιπτώσεις τα τελευταία χρόνια, αστρονομικές εικόνες αποκάλυψαν εξασθενημένα αντικείμενα, που φαίνονται κοντά σε πολύ πιο φωτεινά αστέρια. Μερικά από αυτά θεωρήθηκε ότι ήταν σε τροχιά εξωπλανητών, αλλά μετά από περαιτέρω μελέτη, κανένα από αυτά δεν μπορούσε να αντέξει στο πραγματικό τεστ. Μερικοί αποδείχτηκαν αχνείς αστρικοί σύντροφοι, άλλοι ήταν εντελώς άσχετοι αστέρες στο παρασκήνιο. Αυτό μπορεί να είναι διαφορετικό.
Τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους, η ομάδα των Ευρωπαίων και Αμερικανών αστρονόμων εντόπισε ένα αχνό και πολύ κόκκινο σημείο φωτός πολύ κοντά (σε γωνιακή απόσταση 0,8 τόξων) ένα καφέ-νάνο αντικείμενο, που ονομάζεται 2MASSWJ1207334-393254. Επίσης γνωστό ως "2M1207", αυτό είναι ένα "αποτυχημένο αστέρι", δηλαδή ένα σώμα πολύ μικρό για τις μεγάλες διεργασίες πυρηνικής σύντηξης που έχουν αναφλεγεί στο εσωτερικό του και τώρα παράγει ενέργεια με συστολή. Είναι μέλος της αστικής ένωσης TW Hydrae που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 230 ετών φωτός. Η ανακάλυψη έγινε με τη δυνατότητα προσαρμογής οπτικής NACO [3] στο τηλεσκόπιο VLT Yepun 8,2 m στο Παρατηρητήριο ESO Paranal (Χιλή).
Το αδύναμο αντικείμενο είναι περισσότερο από 100 φορές πιο αδύναμο από το 2M1207 και το φάσμα σχεδόν υπέρυθρων ακτίνων του αποκτήθηκε με μεγάλες προσπάθειες τον Ιούνιο του 2004 από τη NACO, στο τεχνικό όριο της ισχυρής εγκατάστασης. Αυτό το φάσμα δείχνει τις υπογραφές των μορίων νερού και επιβεβαιώνει ότι το αντικείμενο πρέπει να είναι συγκριτικά μικρό και ελαφρύ.
Καμία από τις διαθέσιμες παρατηρήσεις δεν αντικρούει ότι μπορεί να είναι εξωπλανήτης σε τροχιά γύρω στο 2M1207. Λαμβάνοντας υπόψη τα υπέρυθρα χρώματα και τα φασματικά δεδομένα, οι εξελικτικοί υπολογισμοί του μοντέλου δείχνουν έναν πλανήτη μάζας 5 Δία σε τροχιά γύρω στο 2M1207. Ωστόσο, δεν επιτρέπουν ακόμη μια σαφή απόφαση σχετικά με την πραγματική φύση αυτού του ενδιαφέροντος αντικειμένου. Έτσι, οι αστρονόμοι το αναφέρουν ως "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)" [4].
Θα γίνουν τώρα παρατηρήσεις για να εξακριβωθεί εάν η κίνηση στον ουρανό του GPCC είναι συμβατή με αυτήν ενός πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το 2M1207. Αυτό θα πρέπει να γίνει εμφανές εντός 1-2 ετών το πολύ.
Απλώς ένα στίγμα φωτός
Από το 1998, μια ομάδα Ευρωπαίων και Αμερικανών αστρονόμων [2] μελετά το περιβάλλον νεαρών, κοντινών «αστρικών ενώσεων», δηλαδή μεγάλων ομίλων μεγάλων νεαρών αστεριών και των σύννεφων σκόνης και αερίου από τα οποία σχηματίστηκαν πρόσφατα.
Τα αστέρια σε αυτούς τους συσχετισμούς είναι ιδανικοί στόχοι για την άμεση απεικόνιση υποαστερικών συντρόφων (πλανήτες ή αντικείμενα καφέ νάνου). Ο αρχηγός της ομάδας, ο αστρονόμος του ESO Gael Chauvin σημειώνει ότι «όποια και αν είναι η φύση τους, τα αστρικά αντικείμενα είναι πολύ πιο ζεστά και πιο φωτεινά όταν είναι νέοι - δεκάδες εκατομμύρια χρόνια - και επομένως μπορούν να εντοπιστούν πιο εύκολα από τα παλαιότερα αντικείμενα παρόμοιας μάζας».
Η ομάδα επικεντρώθηκε ιδιαίτερα στη μελέτη του TW Hydrae Association. Βρίσκεται προς την κατεύθυνση του αστερισμού Ύδρας (The Water-Snake) βαθιά στο νότιο ουρανό, σε απόσταση περίπου 230 ετών φωτός. Για αυτό, χρησιμοποίησαν την εγκατάσταση NACO [3] στο τηλεσκόπιο VLT Yepun 8,2 m, ένα από τα τέσσερα γιγαντιαία τηλεσκόπια στο Παρατηρητήριο ESO Paranal στη βόρεια Χιλή. Η προσαρμοστική οπτική του οργάνου (AO) ξεπερνά την παραμόρφωση που προκαλείται από την ατμοσφαιρική αναταραχή, παράγοντας εξαιρετικά ευκρινείς εικόνες σχεδόν υπέρυθρων. Ο υπέρυθρος αισθητήρας κύματος μπροστά ήταν ένα βασικό συστατικό του συστήματος AO για την επιτυχία αυτών των παρατηρήσεων. Αυτό το μοναδικό όργανο ανιχνεύει την παραμόρφωση της εικόνας σχεδόν υπέρυθρων, δηλαδή σε μια περιοχή μήκους κύματος όπου αντικείμενα όπως το 2M1207 (βλέπε παρακάτω) είναι πολύ πιο φωτεινά από ό, τι στην ορατή περιοχή.
Το TW Hydrae Association περιέχει ένα αστέρι με έναν συντροφικό καφέ νάνο σε τροχιά, περίπου 20 φορές τη μάζα του Δία, και τέσσερα αστέρια που περιβάλλονται από σκονισμένους πρωτο-πλανητικούς δίσκους. Τα αντικείμενα καφέ νάνου είναι «αποτυχημένα αστέρια», δηλαδή σώματα πολύ μικρά για πυρηνικές διεργασίες που έχουν αναφλεγεί στο εσωτερικό τους και τώρα παράγουν ενέργεια με συστολή. Δεν εκπέμπουν σχεδόν κανένα ορατό φως. Όπως ο Ήλιος και οι γιγαντιαίοι πλανήτες στο ηλιακό σύστημα, αποτελούνται κυρίως από αέριο υδρογόνο, ίσως με περιστρεφόμενες ζώνες σύννεφων.
Σε μια σειρά εκθέσεων που έγιναν μέσω διαφορετικών οπτικών φίλτρων, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα μικροσκοπικό κόκκινο στίγμα φωτός, μόνο 0,8 τόξα από το αντικείμενο καφέ-νάνου TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254, ή απλά "2M1207", βλ. PR φωτογραφία 26a / 04. Η αδύναμη εικόνα είναι περισσότερο από 100 φορές πιο αχνή από αυτή του 2M1207. «Εάν αυτές οι εικόνες είχαν ληφθεί χωρίς προσαρμοστικά οπτικά, αυτό το αντικείμενο δεν θα είχε δει», λέει ο Gael Chauvin.
Ο Christophe Dumas, ένα άλλο μέλος της ομάδας, είναι ενθουσιώδης: «Η συγκίνηση να βλέπεις αυτή την αχνή πηγή φωτός σε πραγματικό χρόνο στην οθόνη του οργάνου ήταν απίστευτη. Αν και είναι σίγουρα πολύ μεγαλύτερο από ένα αντικείμενο επίγειου μεγέθους, είναι ένα παράξενο συναίσθημα ότι μπορεί πράγματι να είναι το πρώτο πλανητικό σύστημα πέρα από το δικό μας που έχει φανταστεί ποτέ. "
Exoplanet ή Brown Dwarf;
Ποια είναι η φύση αυτού του αμυδρού αντικειμένου [4]; Θα μπορούσε να είναι ένας εξωπλανήτης σε τροχιά γύρω από αυτό το νεαρό καφέ νάνο αντικείμενο σε προβλεπόμενη απόσταση περίπου 8.250 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (περίπου δύο φορές την απόσταση μεταξύ του Ήλιου και του Ποσειδώνα);
«Εάν ο υποψήφιος σύντροφος του 2M1207 είναι πραγματικά πλανήτης, θα ήταν η πρώτη φορά που ένας εξωπλανήτης βαρυτικά δεσμευμένος απεικονίζεται γύρω από ένα αστέρι ή έναν καφέ νάνο», λέει ο Benjamin Zuckerman του UCLA, μέλος της ομάδας και επίσης της Αστροβιολογίας της NASA Ινστιτούτο.
Χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υψηλής γωνίας ανάλυσης με την εγκατάσταση NACO, η ομάδα επιβεβαίωσε την υποθαλάσσια κατάσταση αυτού του αντικειμένου - που τώρα αναφέρεται ως "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)" - εντοπίζοντας ευρείες απορροφήσεις ζώνης νερού στην ατμόσφαιρά της, βλ. . PR φωτογραφία 26b / 04.
Το φάσμα ενός νεαρού και ζεστού πλανήτη - όπως μπορεί να είναι το GPCC - θα έχει ισχυρές ομοιότητες με ένα παλαιότερο και πιο ογκώδες αντικείμενο, όπως ένας καφέ νάνος. Ωστόσο, όταν κρυώσει μετά από μερικές δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, ένα τέτοιο αντικείμενο θα δείξει τις φασματικές υπογραφές ενός γιγαντιαίου αερίου πλανήτη, όπως αυτές στο δικό μας ηλιακό σύστημα.
Αν και το φάσμα του GPCC είναι αρκετά «θορυβώδες» λόγω της αδυναμίας του, η ομάδα μπόρεσε να της εκχωρήσει έναν φασματικό χαρακτηρισμό που αποκλείει πιθανή μόλυνση από εξωγαλαξιακά αντικείμενα ή δροσερά αστέρια τελευταίου τύπου με ανώμαλη υπέρυθρη περίσσεια, που βρίσκεται πέρα από καφέ νάνος.
Μετά από μια πολύ προσεκτική μελέτη όλων των επιλογών, η ομάδα διαπίστωσε ότι, αν και αυτό είναι στατιστικά πολύ απίθανο, η πιθανότητα ότι αυτό το αντικείμενο θα μπορούσε να είναι παλαιότερο και πιο ογκώδες, προσκηνίου ή φόντου, δεν μπορεί να αποκλειστεί εντελώς ο δροσερός καφέ νάνος. Η σχετική λεπτομερής ανάλυση διατίθεται στο προκύπτον ερευνητικό έγγραφο που έχει γίνει αποδεκτό για δημοσίευση στο Ευρωπαϊκό περιοδικό Astronomy & Astrophysics (βλ. Παρακάτω).
Επιπτώσεις
Ο καφέ νάνος 2M1207 έχει περίπου 25 φορές τη μάζα του Δία και επομένως είναι περίπου 42 φορές ελαφρύτερος από τον Ήλιο. Ως μέλος του TW Hydrae Association, είναι περίπου οκτώ εκατομμύρια ετών.
Επειδή το ηλιακό μας σύστημα είναι 4.600 εκατομμυρίων ετών, δεν υπάρχει τρόπος να μετρήσουμε άμεσα πώς σχηματίστηκε η Γη και άλλοι πλανήτες κατά τις πρώτες δεκάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του Ήλιου. Αλλά, εάν οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν την εγγύτητα των νέων αστεριών που είναι τώρα δεκάδων εκατομμυρίων ετών, τότε, παρακολουθώντας μια ποικιλία πλανητικών συστημάτων που σχηματίζονται τώρα, θα είναι σε θέση να κατανοήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις δικές μας μακρινές καταγωγές.
Η Anne-Marie Lagrange, μέλος της ομάδας από το Παρατηρητήριο της Γκρενόμπλ (Γαλλία), κοιτάζει προς το μέλλον: «Η ανακάλυψή μας αντιπροσωπεύει ένα πρώτο βήμα για το άνοιγμα ενός εντελώς νέου πεδίου στην αστροφυσική: η απεικόνιση και η φασματοσκοπική μελέτη των πλανητικών συστημάτων. Τέτοιες μελέτες θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να χαρακτηρίσουν τη φυσική δομή και τη χημική σύνθεση των γιγαντιαίων και, τελικά, των χερσαίων πλανητών.
Παρακολούθηση παρακολούθησης
Λαμβάνοντας υπόψη τα υπέρυθρα χρώματα και τα φασματικά δεδομένα που είναι διαθέσιμα για το GPCC, οι εξελικτικοί υπολογισμοί του μοντέλου δείχνουν έναν πλανήτη μάζας 5 Δία, περίπου 55 φορές πιο μακριά από το 2M1207 από ότι η Γη είναι από τον Ήλιο (55 AU). Η θερμοκρασία της επιφάνειας φαίνεται να είναι περίπου 10 φορές θερμότερη από τον Δία, περίπου 1000 ° C. Αυτό εξηγείται εύκολα από την ποσότητα ενέργειας που πρέπει να απελευθερωθεί κατά τον τρέχοντα ρυθμό συστολής αυτού του νεαρού αντικειμένου (πράγματι, ο πολύ παλαιότερος γίγαντας πλανήτης Δίας εξακολουθεί να παράγει ενέργεια στο εσωτερικό του).
Οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν τώρα την έρευνά τους για να επιβεβαιώσουν ή να αρνηθούν εάν έχουν στην πραγματικότητα ανακαλύψει έναν εξωπλανήτη. Κατά τα επόμενα χρόνια, αναμένουν να αποδείξουν αναμφίβολα εάν το αντικείμενο είναι πράγματι ένας πλανήτης σε τροχιά γύρω από τον καφέ νάνο 2M1207 παρακολουθώντας πώς τα δύο αντικείμενα κινούνται μέσω του διαστήματος και να μάθουν αν κινούνται μαζί ή όχι. Θα μετρήσουν επίσης τη φωτεινότητα του GPCC σε πολλαπλά μήκη κύματος και μπορεί να επιχειρήσουν περισσότερες φασματικές παρατηρήσεις.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι τα μελλοντικά προγράμματα για την απεικόνιση εξωπλανητών γύρω από τα κοντινά αστέρια, είτε από το έδαφος με εξαιρετικά μεγάλα τηλεσκόπια εξοπλισμένα με ειδικά σχεδιασμένα προσαρμοστικά οπτικά, είτε από το διάστημα με ειδικά τηλεσκόπια πλανητών, θα επωφεληθούν σημαντικά από τα τρέχοντα τεχνολογικά επιτεύγματα.
Περισσότερες πληροφορίες
Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται σε αυτό το Δελτίο Τύπου του ESO βασίζονται σε ένα ερευνητικό έγγραφο («Ένας γίγαντας υποψήφιος πλανήτης κοντά σε έναν νεαρό νάνο καφέ» από τους G. Chauvin et al.) Που έχει γίνει αποδεκτό για δημοσίευση και σύντομα θα εμφανιστεί στο κορυφαίο ερευνητικό περιοδικό « Αστρονομία και Αστροφυσική ». Ένα προτύπωμα είναι διαθέσιμο εδώ.
Σημειώσεις
[1]: Αυτό το δελτίο τύπου εκδίδεται ταυτόχρονα από την ESO και την CNRS (στα γαλλικά).
[2]: Η ομάδα αποτελείται από τους Gael Chauvin και Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange και Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Γαλλία), Benjamin Zuckerman και Inseok Song (UCLA, Λος Άντζελες, ΗΠΑ), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Γαλλία) και Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, ΗΠΑ). Τα αμερικανικά μέλη της ομάδας αναγνωρίζουν εν μέρει τη χρηματοδότηση από το Ινστιτούτο Αστροβιολογίας της NASA.
[3]: Η εγκατάσταση NACO (από το NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System και το CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) στο τηλεσκόπιο VLT Yepun 8,2-m στο Paranal προσφέρει τη δυνατότητα παραγωγής εικόνων κοντινού υπέρυθρου αστρονομικών αντικειμένων περιορισμένης διάθλασης . Ανιχνεύει την ακτινοβολία σε αυτήν την περιοχή μήκους κύματος με το διχρωμικό N90C10. 90 τοις εκατό της ροής μεταδίδεται στον αισθητήρα μπροστινού κύματος και 10 τοις εκατό στην κάμερα υπέρυθρης ακτινοβολίας CONICA. Αυτή η λειτουργία είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για ευκρινή απεικόνιση κόκκινων και αστρικών αντικειμένων με πολύ χαμηλή μάζα. Ο διορθωτής προσαρμοστικής οπτικής (NAOS) δημιουργήθηκε, βάσει σύμβασης ESO, από το Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) και τα εργαστήρια LESIA και GEPI του Observatoire de Παρίσι στη Γαλλία, σε συνεργασία με την ESO. Η κάμερα CONICA κατασκευάστηκε, βάσει σύμβασης ESO, από τη Max-Planck-Institut fstr Astronomie (MPIA) (Heidelberg) και το Max-Planck Institut fater extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) στη Γερμανία, σε συνεργασία με ESO.
[4]: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός μικρού καφέ νάνου και ενός εξωπλανήτη; Η οριακή γραμμή μεταξύ των δύο εξακολουθεί να διερευνάται, αλλά φαίνεται ότι ένα καφέ νάνο αντικείμενο σχηματίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως τα αστέρια, δηλαδή με συστολή σε ένα διαστρικό σύννεφο, ενώ οι πλανήτες σχηματίζονται σε σταθερούς περιστροφικούς δίσκους μέσω σύγκρουσης / αύξησης πλανητικών ή δίσκων αστάθεια. Αυτό σημαίνει ότι οι καφέ νάνοι σχηματίζονται ταχύτερα (λιγότερο από 1 εκατομμύριο χρόνια) από τους πλανήτες (~ 10 εκατομμύρια χρόνια). Ένας άλλος τρόπος διαχωρισμού των δύο ειδών αντικειμένων είναι η μάζα (καθώς αυτό γίνεται επίσης μεταξύ καφέ νάνων και αστεριών): (γιγαντιαίοι) πλανήτες είναι ελαφρύτεροι από περίπου 13 μάζες του Δία (η κρίσιμη μάζα που απαιτείται για την ανάφλεξη της σύντηξης δευτερίου), καφέ νάνοι είναι βαρύτερα. Δυστυχώς, ο πρώτος ορισμός δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη, π.χ., όταν ανιχνεύεται ένας αμυδρά σύντροφος όπως στην παρούσα περίπτωση, καθώς οι παρατηρήσεις δεν παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο σχηματισμού του αντικειμένου. Αντιθέτως, το παραπάνω κριτήριο μάζας είναι χρήσιμο υπό την έννοια ότι η φασματοσκοπία και η αστρομετρία ενός εξασθενημένου αντικειμένου, μαζί με τα κατάλληλα εξελικτικά μοντέλα, μπορούν να αποκαλύψουν τη μάζα και συνεπώς τη φύση του αντικειμένου.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
