Πιστωτική εικόνα: Δίδυμοι
Χάρη στο προσαρμοστικό οπτικό σύστημα του παρατηρητηρίου Gemini, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να εντοπίσουν έναν καφέ νάνο σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι μόνο τρεις φορές την απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Αυτό το ζευγάρι που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, LHS 2397a, βρίσκεται μόλις 46 έτη φωτός από τη Γη και είναι ο πλησιέστερος διαχωρισμός ενός δυαδικού αστεριού που δεν έχει αποκαλυφθεί ποτέ. Το τηλεσκόπιο Gemini με έδρα τη Χαβάη είναι τόσο ισχυρό, επειδή χρησιμοποιεί έναν εύκαμπτο καθρέφτη που αντισταθμίζει το θόλωμα που προκαλείται από την ατμόσφαιρα της Γης.
Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν τεχνολογία προσαρμοστικής οπτικής στο Βόρειο Τηλεσκόπιο Gemini έχουν παρατηρήσει έναν καφέ νάνο σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι χαμηλής μάζας σε απόσταση συγκρίσιμη με μόλις τρεις φορές την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου. Αυτή είναι η πλησιέστερη απόσταση διαχωρισμού που έχει βρεθεί ποτέ για αυτόν τον τύπο δυαδικού συστήματος χρησιμοποιώντας άμεση απεικόνιση.
Το πρωτοποριακό εύρημα είναι μόνο ένα από τα δώδεκα ελαφριά δυαδικά συστήματα που παρατηρούνται στη μελέτη. Μαζί, παρέχουν μια νέα προοπτική για το σχηματισμό αστρικών συστημάτων και πώς μπορούν να σχηματιστούν μικρότερα σώματα στο Σύμπαν (συμπεριλαμβανομένων των μεγάλων πλανητών).
«Χρησιμοποιώντας τις προηγμένες δυνατότητες απεικόνισης του Gemini, καταφέραμε να επιλύσουμε με σαφήνεια αυτό το δυαδικό ζεύγος, όπου η απόσταση μεταξύ του καφέ νάνου και του γονικού αστέρα του είναι μόνο περίπου διπλάσια από την απόσταση του Άρη από τον Ήλιο», δήλωσε η μέλος της ομάδας Melanie Freed, απόφοιτος φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο Tucson. Με εκτιμώμενη μάζα 38-70 φορές τη μάζα του Δία, ο πρόσφατα αναγνωρισμένος καφέ νάνος βρίσκεται μόλις τρεις φορές την απόσταση του Ήλιου-Γης (ή 3,0 Αστρονομικές Μονάδες) από το γονικό του αστέρι. Το αστέρι, γνωστό ως LHS 2397a, απέχει μόλις 46 έτη φωτός από τη Γη. Η κίνηση αυτού του αντικειμένου στον ουρανό δείχνει ότι είναι ένα παλιό αστέρι πολύ χαμηλής μάζας.
Το προηγούμενο ρεκόρ απεικόνισης για την πλησιέστερη απόσταση μεταξύ ενός καφέ νάνου και του γονέα του (ένα πολύ πιο φωτεινό, αστέρι σαν τον Ήλιο) ήταν σχεδόν πέντε φορές μεγαλύτερο στα 14 AU. Μια αστρονομική μονάδα (AU) ισούται με τη μέση απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου ή περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα (93 εκατομμύρια μίλια).
Συχνά απεικονίζονται ως «αποτυχημένα αστέρια», οι καφέ νάνοι είναι μεγαλύτεροι από τους γιγάντιους πλανήτες όπως ο Δίας, αλλά οι μεμονωμένες μάζες τους είναι λιγότερο από το 8% της μάζας του Ήλιου (75 μάζες του Δία), οπότε δεν είναι αρκετά μαζικές για να λάμψουν σαν αστέρι. Οι καφέ νάνοι παρατηρούνται καλύτερα στο υπέρυθρο επειδή η επιφανειακή θερμότητα απελευθερώνεται καθώς συστέλλονται αργά. Η ανίχνευση συντρόφων καφέ νάνου εντός 3 AU από ένα άλλο αστέρι είναι ένα σημαντικό βήμα προς την απεικόνιση τεράστιων πλανητών γύρω από άλλα αστέρια.
Αυτή η ομάδα του Πανεπιστημίου της Αριζόνα με επικεφαλής τον Δρ Laird Close χρησιμοποίησε το Gemini North Telescope για να ανιχνεύσει έντεκα άλλους συντρόφους χαμηλής μάζας, υποδηλώνοντας ότι αυτά τα δυαδικά ζευγάρια χαμηλής μάζας μπορεί να είναι αρκετά κοινά. Η ανακάλυψη τόσων ζευγών χαμηλής μάζας ήταν μια έκπληξη, δεδομένου του ισχυρισμού ότι τα περισσότερα αστέρια χαμηλής μάζας και οι καφέ νάνοι θεωρήθηκαν ότι είναι σόλο αντικείμενα που περιπλανιούνται μόνο στο διάστημα αφού εκδιώχθηκαν από τα αστρικά φυτώρια τους κατά τη διαδικασία σχηματισμού αστεριών.
«Έχουμε ολοκληρώσει την πρώτη προσαρμοσμένη έρευνα με βάση την οπτική για τα αστέρια με περίπου το 1/10 της μάζας του Ήλιου και διαπιστώσαμε ότι η φύση δεν κάνει διακρίσεις εναντίον των αστεριών χαμηλής μάζας όταν πρόκειται για τη δημιουργία σφιχτών δυαδικών ζευγαριών», δήλωσε ο Close, βοηθός καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Ο Δρ. Κλείσιμο είναι ο κύριος συγγραφέας σε μια εφημερίδα που παρουσιάστηκε σήμερα στο Διεθνές Συμπόσιο Αστρονομικής Ένωσης Brown Dwarfs στην Κόνα της Χαβάης και είναι ο κύριος ερευνητής της έρευνας με αστέρια χαμηλής μάζας.
Η ομάδα εξέτασε 64 αστέρια χαμηλής μάζας (αρχικά αναγνωρίστηκαν από τον John Gizis του Πανεπιστημίου του Ντελαγουέρ) που φάνηκαν να είναι σόλο αστέρια στις εικόνες χαμηλότερης ανάλυσης από την έρευνα υπερύθρων 2MASS all-sky. Μόλις η ομάδα χρησιμοποίησε προσαρμοστικά οπτικά στο Δίδυμο για να κάνει εικόνες που ήταν δέκα φορές πιο ευκρινείς, δώδεκα από αυτά τα αστέρια αποκαλύφθηκαν ότι είχαν στενούς συντρόφους. Παραδόξως, η ομάδα του Close διαπίστωσε ότι οι αποστάσεις διαχωρισμού μεταξύ των αστεριών χαμηλής μάζας και των συντρόφων τους ήταν σημαντικά μικρότερες από το αναμενόμενο.
«Βρίσκουμε ότι οι σύντροφοι στα αστέρια χαμηλής μάζας είναι συνήθως μόνο 4 AU από τα πρωταρχικά τους αστέρια, αυτό είναι εκπληκτικά κοντά μεταξύ τους», δήλωσε ο Nick Siegler, μέλος της ομάδας απόφοιτος του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. "Τα πιο μαζικά δυαδικά αρχεία έχουν τυπικούς διαχωρισμούς κοντά στα 30 AU και πολλά δυαδικά αρχεία είναι πολύ ευρύτερα από αυτό." Οι νέες παρατηρήσεις των Διδύμων, είπε ο Κλεις, «υπονοούν έντονα ότι τα αστέρια χαμηλής μάζας δεν έχουν σύντροφο που απέχουν πολύ από τα πρωταρχικά τους». Παρόμοια αποτελέσματα είχαν βρεθεί στο παρελθόν από μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ Eduardo L. Martin από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Χαβάης σε μια έρευνα για 34 αστέρια πολύ χαμηλής μάζας και καφέ νάνους στο σύμπλεγμα Πλειάδων που πραγματοποιήθηκε με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Αυτές οι δύο έρευνες μαζί δείχνουν ξεκάθαρα ότι υπάρχει μια ενδιαφέρουσα έλλειψη καφέ νάνων σε διαχωρισμούς μεγαλύτερους από 20 AU από πολύ χαμηλής μάζας αστέρια και άλλους καφέ νάνους.
Η ομάδα προβάλλει ότι ένας στους πέντε αστέρες χαμηλής μάζας έχει έναν σύντροφο με διαχωρισμό στο εύρος (3-200 AU). Σε αυτό το εύρος διαχωρισμού, οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει μια παρόμοια συχνότητα πιο μαζικών αστρικών συντρόφων γύρω από μεγαλύτερα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο.
Συνολικά, αυτά τα νέα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι (σε αντίθεση με τη θεωρία) τα δυαδικά αρχεία χαμηλής μάζας μπορεί να σχηματιστούν σε μια διαδικασία παρόμοια με αυτήν των πιο μαζικών δυαδικών αρχείων. Πράγματι, αυτό το εύρημα προσθέτει σε αυξανόμενες αποδείξεις από άλλες ομάδες ότι το ποσοστό των δυαδικών συστημάτων είναι παρόμοιο για σώματα που κυμαίνονται από μια ηλιακή μάζα έως και 0,05 ηλιακές μάζες (ή 52 φορές τη μάζα του Δία). Για παράδειγμα, μια ομάδα με επικεφαλής τον Neill Reid του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου και του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας κατέληξε σε παρόμοιο συμπέρασμα με ένα μικρότερο δείγμα 20 ακόμη αστέρια χαμηλότερης μάζας και καφέ νάνους που παρατηρήθηκαν με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble.
Το γεγονός ότι τα αστέρια χαμηλής μάζας έχουν καφετί νάνο χαμηλής μάζας μέσα στα 5 AU είναι επίσης εκπληκτικό, διότι το ακριβώς αντίθετο ισχύει για τα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο. Πολύ λίγα αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο έχουν καφέ νάνους συντρόφους σε αυτήν την απόσταση, σύμφωνα με μελέτες ακτινικής ταχύτητας. «Αυτή η έλλειψη συντρόφων καφέ νάνου μέσα σε 5 AU από αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο έχει χαρακτηριστεί ως« έρημος καφέ νάνου »», σημείωσε ο Κλεί. «Ωστόσο, βλέπουμε ότι δεν υπάρχει καφετιά έρημος νάνος γύρω από αστέρια χαμηλής μάζας.»
Αυτά τα αποτελέσματα αποτελούν σημαντικούς περιορισμούς για τους θεωρητικούς που εργάζονται για να κατανοήσουν πώς η μάζα ενός αστεριού επηρεάζει τη μάζα και την απόσταση διαχωρισμού των συντρόφων που σχηματίζονται με αυτό. "Οποιοδήποτε ακριβές μοντέλο σχηματισμού αστεριών και πλανητών πρέπει να αναπαράγει αυτές τις παρατηρήσεις", δήλωσε ο Κλείς.
Αυτές οι παρατηρήσεις ήταν δυνατές μόνο λόγω του συνδυασμού του μοναδικά ευαίσθητου συστήματος απεικόνισης οπτικής προσαρμογής Hokupa'a του Πανεπιστημίου της Χαβάης και της τεχνικής απόδοσης των τηλεσκοπίων Gemini. Η ευαισθησία του συστήματος Hokupa'a οφείλεται στην έννοια της καμπυλότητας ανίχνευσης μπροστά στο κύμα που αναπτύχθηκε από τον Δρ Francois Roddier. Η προσαρμοστική οπτική είναι μια ολοένα και πιο κρίσιμη τεχνολογία που εξαλείφει το μεγαλύτερο μέρος της «θόλωσης» που προκαλείται από την αναταραχή στην ατμόσφαιρα της Γης (δηλ., Το ριπή των αστεριών). Αυτό το κάνει προσαρμόζοντας γρήγορα το σχήμα ενός ειδικού, μικρότερου εύκαμπτου καθρέφτη ώστε να ταιριάζει με την τοπική αναταραχή, με βάση την ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο στο σύστημα υποστήριξης του καθρέφτη από τις παρατηρήσεις του αστεριού χαμηλής μάζας. Το Hokupa'a μπορεί να μετρήσει μεμονωμένα φωτόνια (σωματίδια φωτός) και έτσι μπορεί να ακονίσει με ακρίβεια ακόμη και πολύ εξασθενημένα αστέρια (δηλαδή χαμηλής μάζας).
Οι εικόνες προσαρμοστικής οπτικής σχεδόν υπέρυθρης ακτινοβολίας που δημιουργήθηκαν από το τηλεσκόπιο Gemini των 8 μέτρων σε αυτήν την έρευνα ήταν διπλάσιες από εκείνες που μπορούν να γίνουν στα ίδια μήκη κύματος με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble 2,4 μέτρων. Η μόνη επίγεια έρευνα στο είδος της, αυτή η εργασία απαιτούσε πέντε νύχτες πάνω από ένα χρόνο με το σύστημα Hokupa'a στο Gemini North.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αποστάσεις που χρησιμοποιούνται εδώ μετριούνται στον ουρανό. Οι πραγματικοί τροχιακοί διαχωρισμοί μπορεί να είναι ελαφρώς μεγαλύτεροι όταν η πλήρης τροχιά αυτών των δυαδικών είναι γνωστή στο μέλλον.
Άλλα μέλη της επιστημονικής ομάδας περιλαμβάνουν τους James Liebert (Steward Observatory, University of Arizona), Wolfgang Brandner (European Southern Observatory, Garching, Germany) και Eduardo Martin και Dan Potter (Ινστιτούτο Αστρονομίας, Πανεπιστήμιο της Χαβάης).
Οι παρατηρήσεις που αναφέρονται εδώ αποτελούν μέρος μιας συνεχιζόμενης έρευνας. Τα αρχικά αποτελέσματα από τα πρώτα 20 αστέρια χαμηλής μάζας της έρευνάς μας έχουν δημοσιευτεί στο τεύχος της 1ης Μαρτίου 2002 του The Astrophysical Journal Letters vol 567 Pages L53-L57.
Εικόνες και εικόνες που σχετίζονται με αυτό το δελτίο ειδήσεων διατίθενται στο Διαδίκτυο στη διεύθυνση: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
Ο Laird Close μπορεί να επικοινωνήσει στο 520 / 626-5992, [email protected], αφού επιστρέψει στο γραφείο του στις 28 Μαΐου.
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε εν μέρει από το Γραφείο Επιστημονικής Έρευνας Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ και το Παρατηρητήριο Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Το Hokupa'a υποστηρίζεται από το Adaptive Optics Group του Πανεπιστημίου της Χαβάης και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Το Gemini Observatory είναι μια διεθνής συνεργασία που έχει κατασκευάσει δύο πανομοιότυπα τηλεσκόπια 8 μέτρων. Τα τηλεσκόπια βρίσκονται στη Mauna Kea, τη Χαβάη (Βόρεια Δίδυμοι) και το Cerro Pach? N στην κεντρική Χιλή (Νότιος Δίδυμος), και ως εκ τούτου παρέχουν πλήρη κάλυψη και των δύο ημισφαιρίων του ουρανού. Και τα δύο τηλεσκόπια ενσωματώνουν νέες τεχνολογίες που επιτρέπουν σε μεγάλους, σχετικά λεπτούς καθρέπτες υπό ενεργό έλεγχο να συλλέγουν και να εστιάζουν τόσο την οπτική όσο και την υπέρυθρη ακτινοβολία από το διάστημα.
Το Παρατηρητήριο Gemini παρέχει στις αστρονομικές κοινότητες κάθε χώρας εταίρου υπερσύγχρονες αστρονομικές εγκαταστάσεις που διαθέτουν χρόνο παρατήρησης ανάλογα με τη συμβολή κάθε χώρας. Εκτός από την οικονομική υποστήριξη, κάθε χώρα συνεισφέρει επίσης σημαντικούς επιστημονικούς και τεχνικούς πόρους. Οι εθνικοί ερευνητικοί οργανισμοί που σχηματίζουν τη συνεργασία Gemini περιλαμβάνουν: το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF), το Συμβούλιο Ερευνών Φυσικής Σωματιδίων και Αστρονομίας του Ηνωμένου Βασιλείου (PPARC), το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά (NRC), την Χιλιανή Κομισιόν; Nacional de Investigaci? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), το Australian Research Council (ARC), το Αργεντινό Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) και το Βραζιλιάνο Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico (CNPq) ). Το Αστεροσκοπείο διοικείται από την Ένωση Πανεπιστημίων Έρευνας στην Αστρονομία, Inc. (AURA) βάσει συμφωνίας συνεργασίας με το NSF. Το NSF χρησιμεύει επίσης ως εκτελεστικός οργανισμός για τη διεθνή συνεργασία.
Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στον ιστότοπο Gemini στη διεύθυνση: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Gemini
