Από την ανακάλυψη του 1995 του πρώτου πλανήτη σε τροχιά γύρω από ένα κανονικό αστέρι εκτός του Ήλιου, υπάρχουν πλέον περισσότεροι από 150 υποψήφιοι από αυτούς τους λεγόμενους εξωπλανήτες. Τα περισσότερα από αυτά ανιχνεύονται με έμμεσες μεθόδους, με βάση είτε τις παραλλαγές της ακτινικής ταχύτητας είτε τη μείωση του αστεριού καθώς ο πλανήτης περνά μπροστά του (βλ. ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 και ESO PR 22/04 ).
Οι αστρονόμοι, ωστόσο, θα προτιμούσαν να αποκτήσουν μια άμεση εικόνα ενός εξωπλανήτη, επιτρέποντάς τους να χαρακτηρίσουν καλύτερα τη φυσική φύση του αντικειμένου. Αυτό είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο έργο, καθώς ο πλανήτης είναι γενικά κρυμμένος στο «έντονο φως» του αστέρι του.
Για να ξεπεράσουν εν μέρει αυτό το πρόβλημα, οι αστρονόμοι μελετούν πολύ μικρά αντικείμενα. Πράγματι, τα υπο-αστρικά αντικείμενα είναι πολύ θερμότερα και φωτεινότερα όταν είναι μικρά και επομένως μπορούν να εντοπιστούν ευκολότερα από τα παλαιότερα αντικείμενα παρόμοιας μάζας.
Βάσει αυτής της προσέγγισης, ίσως είναι ότι η ανίχνευση πέρυσι ενός αδύναμου στίγματος φωτός δίπλα στον νεαρό καφέ νάνο 2M1207 από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί το ESO Very Large Telescope (ESO PR 23/04) είναι η πολυαναμενόμενη καλόπιστη εικόνα ενός εξωπλανήτη. Μια πρόσφατη αναφορά που βασίζεται σε δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble φαίνεται να επιβεβαιώνει αυτό το αποτέλεσμα. Οι ακόμη πιο πρόσφατες παρατηρήσεις που έγιναν με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer για τις θερμές υπέρυθρες λάμψεις των δύο πλανητών "καυτού Δία" που είχαν εντοπιστεί προηγουμένως είναι ένα άλλο ενδιαφέρον αποτέλεσμα σε αυτό το πλαίσιο. Αυτός ο πλούτος νέων αποτελεσμάτων, που αποκτήθηκε σε χρονικό διάστημα μερικών μηνών, απεικονίζει τέλεια τη δυναμική αυτού του πεδίου έρευνας.
Μικρό σύντροφο
Τώρα, μια διαφορετική ομάδα αστρονόμων [1] πιθανώς έκανε μια άλλη σημαντική ανακάλυψη σε αυτόν τον τομέα, βρίσκοντας ένα μικρό σύντροφο σε ένα νεαρό αστέρι. Εδώ και αρκετά χρόνια, αυτοί οι επιστήμονες πραγματοποίησαν αναζήτηση για πλανήτες και αντικείμενα χαμηλής μάζας, ιδίως γύρω από αστέρια που βρίσκονται ακόμη στη διαδικασία σχηματισμού τους - τα λεγόμενα αστέρια T-Tauri - χρησιμοποιώντας τόσο τις τεχνικές άμεσης απεικόνισης όσο και την ακτινική ταχύτητα. Ένα από τα αντικείμενα που περιλαμβάνονται στη λίστα τους είναι ο GQ Lupi, ένα νεαρό αστέρι T-Tauri, που βρίσκεται στο σύννεφο Lupus I (ο Λύκος), μια περιοχή σχηματισμού αστεριών περίπου 400 ή 500 έτη φωτός μακριά. Το αστέρι GQ Lupi είναι προφανώς ένα πολύ νεαρό αντικείμενο που εξακολουθεί να περιβάλλεται από δίσκο, με ηλικία μεταξύ 100.000 και 2 εκατομμύρια χρόνια.
Οι αστρονόμοι παρατήρησαν το GQ Lupi στις 25 Ιουνίου 2004 με το προσαρμοστικό όργανο οπτικής NACO συνδεδεμένο με το Yepun, το τέταρτο τηλεσκόπιο μονάδας 8,2 m του πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου που βρίσκεται στην κορυφή Cerro Paranal (Χιλή). Η προσαρμοστική οπτική του οργάνου (AO) υπερνικά την παραμόρφωση που προκαλείται από την ατμοσφαιρική αναταραχή, παράγοντας εξαιρετικά ευκρινείς εικόνες σχεδόν υπέρυθρων.
Όπως δείχνει το ESO PR Photo 10a / 05, η σειρά εκθέσεων NACO αποκαλύπτει με σαφήνεια την παρουσία του μικροσκοπικού συντρόφου, που βρίσκεται πολύ κοντά στο αστέρι. Αυτό το νέο αντικείμενο βρίσκεται μόλις 0,7 τόξα μακριά και θα είχε παραβλεφθεί χωρίς τη χρήση των προσαρμοστικών οπτικών δυνατοτήτων του NACO.
Στην απόσταση του GQ Lupi, ο διαχωρισμός μεταξύ του αστεριού και του αδύναμου συντρόφου του είναι περίπου 100 αστρονομικές μονάδες (ή 100 φορές η απόσταση μεταξύ του Ήλιου και της Γης). Αυτή είναι περίπου 2,5 φορές η απόσταση μεταξύ του Πλούτωνα και του Ήλιου.
Ο σύντροφος, που ονομάζεται GQ Lupi B ή GQ Lupi b [2], είναι περίπου 250 φορές πιο αδύναμος από τον GQ Lupi A, όπως φαίνεται σε αυτήν τη σειρά εικόνων. Περαιτέρω εικόνες που ελήφθησαν με τη NACO τον Αύγουστο και τον Σεπτέμβριο επιβεβαίωσαν την παρουσία και τη θέση αυτού του συντρόφου.
Προχωρώντας προς την ίδια κατεύθυνση
Οι αστρονόμοι στη συνέχεια αποκάλυψαν ότι το αστέρι είχε παρατηρηθεί στο παρελθόν τόσο από το τηλεσκόπιο Subaru, όσο και από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Απέκτησαν τις αντίστοιχες εικόνες από τα αρχεία δεδομένων αυτών των εγκαταστάσεων για περαιτέρω ανάλυση.
Οι παλαιότερες εικόνες, που τραβήχτηκαν τον Ιούλιο του 2002 και τον Απρίλιο του 1999, αντίστοιχα, έδειξαν επίσης την παρουσία του συντρόφου, δίνοντας στους αστρονόμους τη δυνατότητα ακριβούς μέτρησης της θέσης των δύο αντικειμένων για μια περίοδο αρκετών ετών. Αυτό με τη σειρά του τους επέτρεψε να καθορίσουν εάν τα αστέρια κινούνται μαζί στον ουρανό - όπως θα έπρεπε να αναμένεται εάν είναι δεσμευμένα βαρυτικά μεταξύ τους - ή εάν το μικρότερο αντικείμενο είναι μόνο ένα αντικείμενο φόντου, απλώς ευθυγραμμισμένο κατά τύχη.
Από τις μετρήσεις τους, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι ο διαχωρισμός μεταξύ των δύο αντικειμένων δεν άλλαξε κατά την πενταετή περίοδο που καλύπτεται από τις παρατηρήσεις (βλ. ESO PR Photo 10b / 05). Για τους επιστήμονες αυτό είναι μια σαφής απόδειξη ότι και τα δύο αντικείμενα κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση στον ουρανό. «Αν το αχνό αντικείμενο θα ήταν αντικείμενο φόντου», λέει ο Ralph Neuh; χρήστης του Πανεπιστημίου της Ιένα (Γερμανία) και αρχηγός της ομάδας, «θα δούμε μια αλλαγή στο διαχωρισμό καθώς ο GQ Lup κινείται στον ουρανό. Από το 1999 έως το 2004, ο διαχωρισμός θα είχε αλλάξει κατά 0,15 arcsec, ενώ είμαστε σίγουροι ότι η αλλαγή είναι τουλάχιστον 20 φορές μικρότερη. "
Εξωπλανήτης ή καφέ νάνος;
Για να διερευνήσουν περαιτέρω τη φυσική φύση του πρόσφατα ανακαλυφθέντος αντικειμένου, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το NACO στο VLT για να πάρουν μια σειρά φασμάτων. Αυτά έδειξαν την τυπική υπογραφή ενός πολύ δροσερού αντικειμένου, ιδίως την παρουσία των ζωνών νερού και CO. Λαμβάνοντας υπόψη τα υπέρυθρα χρώματα και τα διαθέσιμα φασματικά δεδομένα, οι υπολογισμοί του ατμοσφαιρικού μοντέλου δείχνουν θερμοκρασία μεταξύ 1.600 και 2.500 βαθμών και ακτίνα που είναι διπλάσια από τον Δία (βλ. PR Photo 10c / 05). Σύμφωνα με αυτό, το GQ Lupi B είναι επομένως ένα κρύο και μάλλον μικρό αντικείμενο.
Αλλά ποια είναι η φύση αυτού του αμυδρού αντικειμένου; Είναι ένας καλόπιστος εξωπλανήτης ή είναι ένας καφετής νάνος, εκείνα τα «αποτυχημένα» αστέρια που δεν είναι αρκετά μεγάλα για να παράγουν κεντρικά σημαντικές πυρηνικές αντιδράσεις; Αν και το όριο μεταξύ των δύο εξακολουθεί να είναι θέμα συζήτησης, ένας τρόπος να γίνει διάκριση μεταξύ των δύο είναι από τη μάζα τους (καθώς αυτό γίνεται επίσης μεταξύ καφέ νάνων και αστεριών): (γιγαντιαίοι) πλανήτες είναι ελαφρύτεροι από περίπου 13 Δία-μάζες ( η κρίσιμη μάζα που απαιτείται για την ανάφλεξη της σύντηξης δευτερίου), οι καφέ νάνοι είναι βαρύτεροι.
Τι γίνεται με το GQ Lupi b;
Δυστυχώς, οι νέες παρατηρήσεις δεν παρέχουν άμεση εκτίμηση της μάζας του αντικειμένου. Έτσι, οι αστρονόμοι πρέπει να βασίζονται σε σύγκριση με θεωρητικά μοντέλα τέτοιων αντικειμένων. Αλλά αυτό δεν είναι τόσο εύκολο όσο ακούγεται. Αν, όπως γενικά αποδέχονται οι αστρονόμοι, τα GQ Lupi A και B σχηματίζονται ταυτόχρονα, το νεοσυσταθέν αντικείμενο είναι πολύ νεαρό. Το πρόβλημα είναι ότι για τέτοια πολύ μικρά αντικείμενα, τα παραδοσιακά θεωρητικά μοντέλα πιθανώς δεν εφαρμόζονται. Εάν χρησιμοποιούνται, ωστόσο, παρέχουν μια εκτίμηση της μάζας του αντικειμένου που βρίσκεται κάπου μεταξύ 3 έως 42 μάζες του Δία, δηλαδή καλύπτει τόσο τον πλανήτη όσο και τις περιοχές του καφέ νάνου.
Αυτές οι πρώτες φάσεις στον καφέ νάνο και τον σχηματισμό πλανητών είναι ουσιαστικά άγνωστες περιοχές για μοντέλα. Είναι πολύ δύσκολο να μοντελοποιήσουμε την πρώιμη κατάρρευση των σύννεφων αερίου, δεδομένων των συνθηκών γύρω από το γονικό αστέρι που σχηματίζει. Ένα σύνολο μοντέλων, ειδικά προσαρμοσμένων για τη μοντελοποίηση των πολύ νέων αντικειμένων, παρέχει μάζες τόσο χαμηλές όσο μία έως δύο μάζες του Δία. Ωστόσο, όπως επισημαίνει ο χρήστης του Ralph Neuh; «αυτά τα νέα μοντέλα πρέπει ακόμη να βαθμονομηθούν, προτού η μάζα τέτοιων συντρόφων μπορεί να προσδιοριστεί με αυτοπεποίθηση».
Οι αστρονόμοι τονίζουν επίσης ότι από τη σύγκριση μεταξύ των φασμάτων VLT / NACO και των θεωρητικών μοντέλων του συν-συγγραφέα Peter Hauschildt από το Πανεπιστήμιο του Αμβούργου (Γερμανία), καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι επιτυγχάνεται η καλύτερη εφαρμογή για ένα αντικείμενο που έχει περίπου 2 ακτίνες Δία και 2 μάζες του Δία. Εάν ισχύει αυτό το αποτέλεσμα, το GQ Lupi b θα ήταν επομένως ο νεότερος και ελαφρύτερος εξωπλανήτης που απεικονίστηκε.
Απαιτούνται ακόμη περαιτέρω παρατηρήσεις για τον ακριβή προσδιορισμό της φύσης του GQ Lupi B. Εάν τα δύο αντικείμενα είναι όντως δεσμευμένα, τότε το μικρότερο αντικείμενο θα χρειαστεί περισσότερα από 1.000 χρόνια για να ολοκληρώσει μια τροχιά γύρω από το αστέρι του ξενιστή. Αυτό φυσικά είναι πολύ μεγάλο για να περιμένουμε, αλλά το αποτέλεσμα της τροχιακής κίνησης μπορεί να είναι ανιχνεύσιμο - ως μια μικρή αλλαγή στον διαχωρισμό μεταξύ των δύο αντικειμένων - σε λίγα χρόνια. Η ομάδα σχεδιάζει επομένως να πραγματοποιεί τακτικές παρατηρήσεις αυτού του αντικειμένου χρησιμοποιώντας το NACO στο VLT, προκειμένου να ανιχνεύσει αυτήν την κίνηση. Χωρίς αμφιβολία ότι εν τω μεταξύ, θα επιτευχθεί περαιτέρω πρόοδος από τη θεωρητική πλευρά και ότι θα γίνουν πολλές συγκλονιστικές ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα.
Περισσότερες πληροφορίες
Η έρευνα που παρουσιάζεται σε αυτό το Δελτίο Τύπου του ESO δημοσιεύεται σε Επιστολή προς τον Συντάκτη που έγινε δεκτή για δημοσίευση από την Αστρονομία και την Αστροφυσική («Αποδεικτικά στοιχεία για έναν συνεργαζόμενο υπο-αστρικό σύντροφο του GQ Lup» από τους R. Neuh; user et al.) Και διαθέσιμο σε μορφή PDF στη διεύθυνση http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Σημείωση
[1]: Η ομάδα απαρτίζεται από τους χρήστες του Ralph Neuh, Gnther Wuchterl, Markus Mugrauer και Ana Bedalov (University of Jena, Γερμανία), Eike Guenther (Th? Ringer Landessternwarte Tautenburg, Γερμανία) και Peter Hauschildt (Χάμπουργκερ) Sternwarte, Γερμανία).
[2]: Στην αστρονομική βιβλιογραφία, η σύμβαση είναι η τοποθέτηση κεφαλαίων για αστέρια μέλη πολλών συστημάτων, αλλά μικρά γράμματα για πλανήτες. Εάν ο σύντροφος του GQ Lupi A αποδειχθεί πλανήτης, θα ονομάζεται GQ Lupi b, ενώ εάν είναι καφέ νάνος, θα ταυτοποιηθεί ως GQ lupi B. Δεδομένης της παρούσας αβεβαιότητας, έχουμε χρησιμοποιήσει και τις δύο ονομασίες σε αυτό το δελτίο τύπου, όπως και οι συγγραφείς στην αρχική επιστημονική εργασία.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
