Bildekreditt: Tvillingene
Takket være det adaptive optikksystemet fra Gemini-observatoriet har astronomer kunnet oppdage en brun dverg som kretser rundt en stjerne bare tre ganger jordens avstand til solen. Dette nyoppdagede paret, LHS 2397a, ligger bare 46 lysår fra Jorden og er den nærmeste separasjonen av en binærstjerne som noen gang har blitt avdekket. Det Hawaii-baserte Gemini-teleskopet er så kraftig fordi det bruker et fleksibelt speil som motvirker uskarpheten forårsaket av jordas atmosfære.
Astronomer som bruker adaptiv optikk-teknologi på Gemini North Telescope, har observert en brun dverg som kretser rundt en lavmasse stjerne i en avstand som kan sammenlignes med bare tre ganger avstanden mellom Jorden og Solen. Dette er den nærmeste separasjonsavstanden som noen gang er funnet for denne typen binære system ved bruk av direkte avbildning.
Det rekordstore funnet er bare ett av et dusin lettvekts binære systemer observert i studien. Sammen gir de et nytt perspektiv på dannelsen av stjernersystemer og hvordan mindre kropper i universet (inkludert store planeter) kan danne seg.
"Ved å bruke Gemini's avanserte avbildningsevner, klarte vi å løse dette binære paret, der avstanden mellom den brune dvergen og den overordnede stjernen bare er omtrent det dobbelte avstanden fra Mars fra solen," sa teammedlem Melanie Freed, en utdannet student ved University of Arizona i Tucson. Med en anslått masse på 38-70 ganger massen til Jupiter, ligger den nylig identifiserte brune dvergen bare tre ganger Sol-Jord-avstanden (eller 3.0 astronomiske enheter) fra sin moderstjerne. Stjernen, kjent som LHS 2397a, ligger bare 46 lysår fra Jorden. Bevegelsen til dette objektet på himmelen indikerer at det er en gammel, veldig lavmasse stjerne.
Den forrige avbildningsrekorden for den nærmeste avstanden mellom en brun dverg og foreldrene (en mye lysere, sollignende stjerne) var nesten fem ganger større ved 14 AU. Én astronomisk enhet (AU) tilsvarer den gjennomsnittlige avstanden mellom jorden og solen eller omtrent 150 millioner kilometer.
Ofte fremstilt som ”mislykkede stjerner” er brune dverger større enn gigantiske planeter som Jupiter, men deres individuelle masser er mindre enn 8% av solens masse (75 Jupiter-masser), så de er ikke massive nok til å skinne som en stjerne. Brune dverger sees best i det infrarøde fordi overflatevarmen frigjøres når de sakte trekker seg sammen. Påvisning av brune dvergkammerater innen 3 AU av en annen stjerne er et viktig skritt mot å avbilde massive planeter rundt andre stjerner.
Dette teamet fra University of Arizona ledet av Dr. Laird Close brukte Gemini North Telescope for å oppdage elleve andre følgesvenner med lav masse, og antydet at disse binære parene med lav masse kan være ganske vanlige. Oppdagelsen av så mange lavmasse par var en overraskelse, gitt argumentet om at de fleste veldig lavmassede stjerner og brune dverger ble antatt å være solo-objekter som vandrer om plassen alene etter å ha blitt kastet ut fra de stjerners barnehagene under stjernedannelsesprosessen.
"Vi har fullført den første adaptive optikkbaserte undersøkelsen av stjerner med omtrent 1/10 av solens masse, og vi fant at naturen ikke diskriminerer lavmasse stjerner når det gjelder å lage tette binære par," sa Close, en assistent professor i astronomi ved University of Arizona. Dr. Close er hovedforfatter på et papir som ble presentert i dag på Brown Dwarfs International Astronomical Union Symposium i Kona, Hawaii, og han er hovedetterforsker for lavmasse-stjerneundersøkelsen.
Teamet så på 64 lavmassestjerner (opprinnelig identifisert av John Gizis fra University of Delaware) som så ut til å være solostjerner i bilder med lavere oppløsning fra den infrarøde undersøkelsen 2MASS all-sky. Når teamet brukte adaptiv optikk på Gemini for å lage bilder som var ti ganger skarpere, ble tolv av disse stjernene avslørt for å ha nære følgesvenner. Overraskende fant Closes team at separasjonsavstandene mellom lavmassestjernene og deres ledsagere var betydelig mindre enn forventet.
"Vi finner at ledsagere til lavmassestjerner typisk bare er 4 AU fra deres primære stjerner, dette er overraskende tett sammen," sa teammedlem Nick Siegler, en universitetsstudent i University of Arizona. "Massivere binære filer har typiske separasjoner nærmere 30 AU, og mange binære filer er mye bredere enn dette." De nye Gemini-observasjonene, sa Close, "antyder sterkt at lavmassestjerner ikke har ledsagere som er langt fra deres primærer." Lignende resultater ble tidligere funnet av et team ledet av Dr. Eduardo L. Martin fra University of Hawaii Institute for Astronomy i en undersøkelse av 34 stjerner med svært lav masse og brune dverger i Pleiades-klyngen utført med Hubble-romteleskopet. Disse to undersøkelsene sammen viser tydelig at det er en spennende brist på brune dverger ved separasjoner større enn 20 AU fra veldig lavmasse stjerner og andre brune dverger.
Teamet projiserer at en av hver fem lavmassestjerner har en følgesvenn med en separasjon i området (3-200 AU). Innenfor dette separasjonsområdet har astronomer observert en lignende frekvens av mer massive stjernekamerater rundt større sollignende stjerner.
Sett under ett, antyder disse nye resultatene at (i motsetning til teorien) kan lavmasse binærstoffer danne seg i en prosess som ligner på mer massive binarier. Faktisk gir dette funnet økende bevis fra andre grupper om at prosentandelen av binære systemer er lik for legemer som spenner fra en solmasse til så lite som 0,05 solmasser (eller 52 ganger Jupiters masse). For eksempel har en gruppe ledet av Neill Reid fra Space Telescope Science Institute og University of Pennsylvania kommet til en lignende konklusjon med en mindre prøve av 20 enda lavere masser stjerner og brune dverger observert med Hubble Space Telescope.
At stjerner med lav masse har noen brune dvergkammerater med lav masse i 5 AU, er også overraskende fordi det motsatte er sant rundt sollignende stjerner. Svært få sollignende stjerner har brune dvergkammerater innenfor denne avstanden, i henhold til radialhastighetsstudier. "Denne mangelen på brune dvergkammerater innen 5 AU av sollignende stjerner har blitt kalt den" brune dvergørkenen, "bemerket Close. "Vi ser imidlertid at det sannsynligvis ikke er noen brun dvergørken rundt stjerner med lav masse."
Disse resultatene danner viktige begrensninger for teoretikere som arbeider for å forstå hvordan massen til en stjerne påvirker massen og separasjonsavstanden til ledsagerne som dannes med den. "Enhver nøyaktig modell av dannelse av stjerner og planter må reprodusere disse observasjonene," sa Close.
Disse observasjonene var bare mulig på grunn av kombinasjonen av University of Hawaiis unikt følsomme Hokupa´s adaptive optiske bildebehandlingssystem og den tekniske ytelsen til Gemini-teleskopene. Hokupa’a-systemfølsomheten skyldes kurvaturet bølgefront sensing-konsept utviklet av Dr. Francois Roddier. Adaptiv optikk er en stadig viktigere teknologi som eliminerer mesteparten av "uskarpheten" forårsaket av turbulensen i jordens atmosfære (dvs. stjernenes glimt). Det gjør dette ved raskt å justere formen til et spesielt, mindre fleksibelt speil for å matche lokal turbulens, basert på tilbakemeldinger i sanntid til speilet sitt støtteapparat fra observasjoner av lavmassestjernen. Hokupa’a kan telle individuelle fotoner (lyspartikler) og kan også skjerpe nøyaktig til og med veldig svake (dvs. lavmasse) stjerner.
De nærinfrarøde adaptive optikkbildene som ble laget av det 8 meter store Gemini-teleskopet i denne undersøkelsen, var dobbelt så skarpe som de som kan lages på samme bølgelengder av det jordomløpende, 2,4 meter store Hubble-teleskopet. Den eneste bakkebaserte undersøkelsen i sitt slag, dette arbeidet krevde fem netter over ett år med Hokupa’a-systemet på Gemini North.
Det er viktig å merke seg at avstandene som brukes her er målt på himmelen. De virkelige baneseparasjonene kan være litt større når hele bane-banen er kjent i fremtiden.
Andre vitenskapsteammedlemmer inkluderer James Liebert (Steward Observatory, University of Arizona), Wolfgang Brandner (European Southern Observatory, Garching, Tyskland), og Eduardo Martin og Dan Potter (Institute for Astronomy, University of Hawaii).
Observasjonene som er rapportert her er del av en pågående undersøkelse. De første resultatene fra de første 20 lavmassestjernene i undersøkelsen vår ble publisert i utgaven 1. mars 2002 av The Astrophysical Journal Letters vol 567 Pages L53-L57.
Bilder og illustrasjoner relatert til denne nyhetsmeldingen er tilgjengelige på Internett på: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
Laird Close kan kontaktes på 520 / 626-5992, [e-postbeskyttet], etter at han kommer tilbake til kontoret sin 28. mai.
Denne undersøkelsen ble delvis støttet av U.S. Air Force Office of Scientific Research og University of Arizona's Steward Observatory. Hokupa’a støttes av University of Hawaii Adaptive Optics Group og National Science Foundation.
Gemini Observatory er et internasjonalt samarbeid som har bygget to identiske 8-meter teleskoper. Teleskopene er lokalisert ved Mauna Kea, Hawaii (Gemini North) og Cerro Pachin i det sentrale Chile (Gemini South), og gir dermed full dekning av begge halvkule himmelen. Begge teleskopene har nye teknologier som lar store, relativt tynne speil under aktiv kontroll samle og fokusere både optisk og infrarød stråling fra verdensrommet.
Gemini-observatoriet gir de astronomiske samfunnene i hvert partnerland moderne astronomiske fasiliteter som tildeler observasjonstid i forhold til hvert lands bidrag. I tillegg til økonomisk støtte, bidrar hvert land også betydelige vitenskapelige og tekniske ressurser. De nasjonale forskningsbyråene som utgjør Gemini-partnerskapet inkluderer: US National Science Foundation (NSF), UK Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC), Canadian National Research Council (NRC), den chilenske Comisi? N Nacional de Investigaci? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), det australske forskningsrådet (ARC), det argentinske Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) og den brasilianske Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? gico (CNPq) ). Observatoriet ledes av Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) under en samarbeidsavtale med NSF. NSF fungerer også som utøvende byrå for det internasjonale partnerskapet.
For mer informasjon, se Gemini-nettstedet på: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
Originalkilde: Gemini News Release
