Et internasjonalt team av astronomer har nøyaktig bestemt radius og masse til den minste kjernebrennende stjernen som er kjent til nå.
Observasjonene ble utført i mars 2004 med FLAMES multifibre spektrograf på 8,2 m VLT Kueyen-teleskopet ved ESO Paranal Observatory (Chile). De er en del av et stort program som tar sikte på å måle nøyaktige radielle hastigheter for seksti stjerner der en midlertidig lysstyrke "dyppes" er blitt oppdaget under OGLE-undersøkelsen.
Astronomene opplever at duppet som sees i lyskurven til stjernen kjent som OGLE-TR-122 er forårsaket av en veldig liten stjernekompis, som formørker denne sollignende stjernen en gang hver 7,3 dag.
Denne følgesvennen er 96 ganger tyngre enn planeten Jupiter, men bare 16% større. Det er første gang direkte observasjoner viser at stjerner mindre massive enn 1/10 av solmassen har nesten samme størrelse som gigantiske planeter. Dette faktum må åpenbart tas med i betraktningen under det nåværende søket etter transoplaneter.
I tillegg har observasjonene med Very Large Telescope ført til oppdagelsen av syv nye formørkelsesbinarier, som har stjerner med masser under en tredjedel av solens masse, en virkelig bonanza for astronomene.
OGLE-undersøkelsen
Når en planet tilfeldigvis passerer foran sin overordnede stjerne (sett fra jorden), blokkerer den en liten brøkdel av stjernens lys fra vårt syn [1].
Disse "planetariske overgangene" er av stor interesse, ettersom de lar astronomer måle massen og radiusen til eksoplaneter. Flere undersøkelser er derfor i gang som forsøker å finne disse svake signaturene fra andre verdener.
Et av disse programmene er OGLE-undersøkelsen som opprinnelig ble utviklet for å oppdage mikrolenseringshendelser ved å overvåke lysstyrken til et veldig stort antall stjerner over lengre tidsintervaller. I løpet av de siste årene har den også omfattet et søk etter periodiske, veldig grunne "fall" i lysstyrken til stjerner, forårsaket av regelmessig transport av små kretsende gjenstander (små stjerner, brune dverger [2] eller Jupiter-størrelse planeter). OGLE-teamet har siden kunngjort 177 "planetariske transitkandidater" fra deres undersøkelse av flere hundre tusen stjerner i tre felt i sørhimmelen, en i retning Galactic Center, en annen i Carina-stjernebildet og den tredje innenfor Centaurus / Musca-stjernene.
Naturen til det transiterende objektet kan imidlertid bare fastslås ved etterfølgende observasjoner av radialhastighet av moderstjernen. Størrelsen på hastighetsvariasjonene (amplituden) er direkte relatert til følget av ledsagerobjektet og tillater derfor diskriminering mellom stjerner og planeter som årsak til den observerte lysstyrken "dyppe".
En Bonanza av stjerner med lav masse
Et internasjonalt team av astronomer [3] har benyttet seg av det 8,2 m lange VLT Kueyen-teleskopet for dette arbeidet. Ved å tjene på multipleksekapasiteten til FLAMES / UVES-anlegget som tillater å oppnå høyoppløselige spektre på opptil 8 objekter samtidig, har de sett på 60 OGLE-kandidatstjerner, og målet deres radielle hastigheter med en nøyaktighet på omtrent 50 m / s [ 4].
Dette ambisiøse programmet har så langt resultert i oppdagelsen av fem nye transiterende eksoplaneter (se f.eks. ESO PR 11/04 for kunngjøring av to av disse).
De fleste av de andre transittkandidatene som identifiseres av OGLE har vist seg å være formørkende binærfiler, det vil si i de fleste tilfeller vanlige, små og lavmassede stjerner som passerer foran en sollignende stjerne. Dette ekstra vell av data om små og lette stjerner er en virkelig bonanza for astronomene.
Begrense forholdet mellom masse og radius
Stjerner med lav masse er usedvanlig interessante objekter, også fordi de fysiske forholdene i interiøret deres har mye til felles med de av gigantiske planeter, som Jupiter i solsystemet vårt. Videre gir en bestemmelse av størrelsene på de minste stjernene indirekte, avgjørende informasjon om atferden til materie under ekstreme forhold [5].
Inntil nylig hadde det vært gjort svært få observasjoner, og lite ble kjent om stjerner med lav masse. For øyeblikket er eksakte verdier av radiene bare kjent for fire stjerner med masser mindre enn en tredjedel av solens masse (jf. ESO PR 22/02 for målinger som er gjort med Very Large Telescope Interferometer) og ingen i det hele tatt for masser under en åttedel av solmassen.
Denne situasjonen endrer seg nå dramatisk. Faktisk har observasjoner med Very Large Telescope hittil ført til oppdagelsen av syv nye formørkelsesbinarier, som havner stjerner med masser under en tredjedel av solens masse.
Dette nye settet med observasjoner tredobler dermed nesten antallet stjerner med lav masse som presise radier og masser er kjent for. Og enda bedre - en av disse stjernene viser seg nå å være den minste kjente!
Planet-Sized Stars
Den nylig funnet stjernegnomen er følgesvennen til OGLE-TR-122, en ganske avsidesliggende stjerne i Melkeveis galaksen, sett i retning av den sørlige stjernebildet Carina.
OGLE-programmet avslørte at OGLE-TR-122 opplever en 1,5 prosent lysstyrke-dyppe en gang hver 7. dag 6 timer og 27 minutter, hver gang varer i over tre timer (ca. 188 minutter). FLAMES / UVES-målingene, som ble gjort i løpet av 6 netter i mars 2004, avslører radiale hastighetsvariasjoner fra denne perioden med en amplitude på omtrent 20 km / s. Dette er den tydelige signaturen til en stjerne med svært lav masse, nær hydrogendrennende grensen, og kretser om OGLE-TR-122. Denne følgesvennen fikk navnet OGLE-TR-122b.
Som Fran? Ois Bouchy fra Observatoire Astronomique Marseille Provence (Frankrike) forklarer: “Kombinert med informasjonen som er samlet inn av OGLE, lar våre spektroskopiske data oss nå bestemme arten av den mer massive stjernen i systemet, som ser ut til å være sol- som".
Denne informasjonen kan deretter brukes til å bestemme massen og radiusen til den mye mindre følgesvennen OGLE-TR-122b. Faktisk gir dybden (lysstyrkenes reduksjon) av transitt et direkte estimat av forholdet mellom radiene til de to stjernene, og den spektroskopiske bane gir en unik verdi av følgesvennets masse, når massen til den større stjernen er kjent .
Astronomene opplever at OGLE-TR-122b veier en ellevte av solen og har en diameter som bare er en åttedel av solen. Selv om stjernen fremdeles er 96 ganger så massiv som Jupiter, er den bare 16% større enn denne gigantiske planeten!
En tett stjerne
"Tenk deg at du legger 95 ganger sin egen masse til Jupiter og likevel ender opp med en stjerne som bare er litt større", foreslår Claudio Melo fra ESO og medlem av teamet med astronomer som gjorde studien. "Objektet krymper bare for å gi plass til tilleggssaken og blir mer og mer tett."
Tettheten til en slik stjerne er mer enn 50 ganger solens tetthet.
"Dette resultatet viser tilværelsen av stjerner som ser påfallende ut som planeter, selv i nærheten", understreker Frederic Pont fra Genève-observatoriet (Sveits). "Er det ikke rart å forestille seg at selv om vi skulle motta bilder fra en fremtidig romsonde som nærmer seg et slikt objekt på nært hold, ville det ikke være lett å skjelne om det er en stjerne eller en planet?"
Som alle stjerner produserer OGLE-TR-122b faktisk energi i sitt indre ved hjelp av atomreaksjoner. På grunn av sin lave masse er denne interne energiproduksjonen imidlertid veldig liten, spesielt sammenlignet med energien som produseres av den sollignende følgesvennstjernen.
Ikke mindre påfallende er det faktum at eksoplaneter som går i bane rundt nær vertsstjernen, de såkalte "hot Jupiters", har radier som kan være større enn den nylig funnet stjernen. Eksotlanet HD209458b, for eksempel, er omtrent 30% større enn Jupiter. Den er dermed vesentlig større enn OGLE-TR-122b!
masqueraders
Denne oppdagelsen har også store implikasjoner for det pågående søket etter eksoplaneter. Disse observasjonene viser tydelig at noen stjernelige objekter kan produsere nøyaktig de samme fotometriske signalene (lysstyrkeendringer) som transiterer Jupiter-lignende planeter [6]. Dessuten har den nåværende studien vist at slike stjerner ikke er sjeldne.
Stjerner som OGLE-TR-122b er dermed masqueraders blant gigantiske eksoplaneter, og den ytterste omsorg er nødvendig for å skille dem fra deres planetariske kusiner. Å avdekke slike små stjerner kan bare gjøres med oppfølging av høyoppløselige spektrale målinger med de største teleskopene. Det er mer arbeid fremover for Very Large Telescope!
Mer informasjon
Informasjonen i denne pressemeldingen er basert på en forskningsartikkel som snart skal vises som et brev til redaktøren i det ledende forskningstidsskriftet “Astronomy & Astrophysics” (“En planstørrelse transiterende stjerne rundt OGLE-TR-122” av F. Pont et al.). Oppgaven er tilgjengelig i PDF-format på A & A-nettstedet.
Merknader
[1]: Brune dverger, eller "mislykkede stjerner", er gjenstander som er opptil 75 ganger mer massive enn Jupiter. De er for små til at store kjernefysiske prosesser har antent i dets indre.
[2]: Radiusen til en planet i Jupiter-størrelse er omtrent 10 ganger mindre enn for en solstjernetype, dvs. at den dekker omtrent 1/100 av overflaten til den stjernen og dermed blokkerer den omtrent 1% av stjernelyset under transporten.
[3]: Teamet består av Fr? D? Ric Pont, Michel ordfører, Didier Queloz og St Phane Udry fra Genève observatorium i Sveits, Claudio Melo fra ESO-Chile, Fran? Ois Bouchy ved Observatoire Astronomique Marseille Provence i Frankrike , og Nuno Santos fra Lisboa astronomiske observatorium, Portugal.
[4]: Dette utgjør måling av en hastighet på 180 km / t. Til sammenligning er solens bevegelse indusert av Jupiter omtrent 13 m / s eller 47 km / t. Denne bevegelsen er proporsjonal med massen på planeten og omvendt proporsjonal med kvadratroten av dens avstand fra stjernen.
[5]: For en normal stjerne som sola, hvis materie oppfører seg som en perfekt gass, er stjernestørrelsen proporsjonal med massen. For stjerner med lav masse blir kvanteeffekter imidlertid viktige, og stjernestoffet blir ”degenerert”, og motstår kompresjon mye mer enn en perfekt gass. For gjenstander med en masse under 75 ganger massen til Jupiter, dvs. brune dverger, er saken fullstendig degenerert og deres størrelse avhenger ikke av massen.
[6]: Legg merke til at et fjernt transiterende objekt - stjerne eller planet - alltid vil produsere en "dyppe" lysstyrke, hvor lys den er i seg selv. Før og etter transporten er den registrerte lysstyrken lik summen av lysstyrken til den sentrale stjernen og den for den kretsende gjenstanden. Under transporten er den registrerte lysstyrken denne summen minus lyset som sendes ut av den delen av den sentrale stjernen som er skjult.
Originalkilde: ESO News Release
