Siden oppdagelsen i 1995 av den første planeten som kretser rundt en annen stjerne enn Solen, er det nå mer enn 150 kandidater av disse såkalte eksoplaneter som er kjent. De fleste av dem blir oppdaget ved indirekte metoder, enten basert på variasjoner i radialhastighet eller dimming av stjernen når planeten passerer foran den (se ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 og ESO PR 22/04 ).
Astronomer vil imidlertid foretrekke å få et direkte bilde av en eksoplanett, slik at de bedre kan karakterisere objektets fysiske natur. Dette er en svært vanskelig oppgave, da planeten generelt er gjemt i "gjenskinn" fra vertsstjernen.
For å delvis overvinne dette problemet studerer astronomer veldig unge gjenstander. Faktisk er under-stjerners gjenstander mye varmere og lysere når de er unge og kan derfor lettere oppdages enn eldre gjenstander med lignende masse.
Basert på denne tilnærmingen, kan det godt være at fjorårets deteksjon av en svak flekk av lys ved siden av den unge, brune dvergen 2M1207 av et internasjonalt team av astronomer som bruker ESO Very Large Telescope (ESO PR 23/04) er det ettertraktede bona-fide bilde av en exoplanet. En fersk rapport basert på data fra Hubble-romteleskopet ser ut til å bekrefte dette resultatet. De enda nyere observasjonene som ble gjort med Spitzer-romteleskopet av de varme infrarøde glødene fra to tidligere oppdagede “varme Jupiter” -planeter, er et annet interessant resultat i denne sammenhengen. Denne mengden av nye resultater, oppnådd i løpet av noen måneder, illustrerer perfekt dynamikken i dette forskningsfeltet.
Liten følgesvenn
Nå har et annet team av astronomer [1] muligens gjort et annet viktig gjennombrudd på dette feltet ved å finne en liten følgesvenn til en ung stjerne. Siden flere år har disse forskerne søkt etter planeter og objekter med lav masse, særlig rundt stjerner som fremdeles er i deres dannelsesprosess - såkalte T-Tauri-stjerner - ved å bruke både direkte avbildning og teknikk for radial hastighet. Et av objektene på listen deres er GQ Lupi, en ung T-Tauri-stjerne, som ligger i Lupus I (ulven) -skyen, et område med stjernedannelse omtrent 400 eller 500 lysår unna. Stjernen GQ Lupi er tilsynelatende en veldig ung gjenstand som fortsatt er omgitt av en plate, med en alder mellom 100 000 og 2 millioner år.
Astronomene observerte GQ Lupi 25. juni 2004 med det adaptive optiske instrumentet NACO festet til Yepun, det fjerde 8,2 m enhetsteleskopet til Very Large Telescope som ligger på toppen av Cerro Paranal (Chile). Instrumentets adaptive optikk (AO) overvinner forvrengningen indusert av atmosfærisk turbulens, og produserer ekstremt skarpe nærinfrarøde bilder.
Som ESO PR Photo 10a / 05 viser, avslører serien med NACO-eksponeringer tydelig tilstedeværelsen av den lille følgesvennen, som ligger i nærheten av stjernen. Dette nylig funnet objektet ligger bare 0,7 arcsekund unna, og ville blitt oversett uten bruk av adaptive optikkfunksjoner til NACO.
På avstanden til GQ Lupi er separasjonen mellom stjernen og dens svake følgesvenn omtrent 100 astronomiske enheter (eller 100 ganger avstanden mellom solen og jorden). Dette er omtrent 2,5 ganger avstanden mellom Pluto og solen.
Kameraten, kalt GQ Lupi B eller GQ Lupi b [2], er omtrent 250 ganger svakere enn GQ Lupi A som vi ser i denne bildeserien. Ytterligere bilder oppnådd med NACO i august og september bekreftet tilstedeværelsen og posisjonen til denne følgesvennen.
Å bevege deg i samme retning
Astronomene avdekket da at stjernen tidligere var blitt observert av Subaru-teleskopet, så vel som av Hubble-romteleskopet. De hentet de tilsvarende bildene fra dataarkivene til disse fasilitetene for videre analyse.
De eldre bildene, tatt i henholdsvis juli 2002 og april 1999, viste også tilstedeværelsen av ledsageren, noe som ga astronomene muligheten til å måle plasseringen av de to objektene nøyaktig over en periode på flere år. Dette igjen gjorde det mulig for dem å bestemme om stjernene beveger seg sammen på himmelen - som man kunne forvente hvis de er gravitasjonsbundet sammen - eller om den mindre gjenstanden bare er et bakgrunnsobjekt, bare justert ved en tilfeldighet.
Fra målingene deres fant astronomene at separasjonen mellom de to objektene ikke endret seg i løpet av den femårsperioden dekket av observasjonene (se ESO PR Photo 10b / 05). For forskerne er dette et klart bevis på at begge objektene beveger seg i samme retning på himmelen. "Hvis den svake gjenstanden ville være et bakgrunnsobjekt", sier Ralph Neuh? Bruker av University of Jena (Tyskland) og leder for teamet, "ville vi se en endring i separasjonen da GQ Lup ville bevege seg på himmelen. Fra 1999 til 2004 ville separasjonen ha endret seg med 0,15 arcsek, mens vi er sikre på at endringen er minst 20 ganger mindre. ”
Eksoplanett eller brun dverg?
For å undersøke den fysiske naturen til det nyoppdagede objektet, brukte astronomene NACO på VLT for å ta en serie spektre. Disse viste den typiske signaturen til en veldig kul gjenstand, spesielt tilstedeværelsen av vann og CO-bånd. Når man tar hensyn til de infrarøde fargene og de tilgjengelige spektraldataene, peker atmosfæriske modellberegninger på en temperatur mellom 1600 og 2500 grader og en radius som er dobbelt så stor som Jupiter (se PR Photo 10c / 05). I følge dette er GQ Lupi B således en kald og ganske liten gjenstand.
Men hva er arten av denne svake gjenstanden? Er det en bona fide eksoplanett, eller er det en brun dverg, de “mislykkede” stjernene som ikke er massive nok til å sentralt produsere store kjernefysiske reaksjoner? Selv om grensen mellom de to fremdeles er en debattspørsmål, er en måte å skille mellom de to på deres masse (da dette også gjøres mellom brune dverger og stjerner): (gigantiske) planeter er lettere enn omtrent 13 Jupiter-masser ( den kritiske massen som er nødvendig for å tenne deuteriumfusjon), er brune dverger tyngre.
Hva med GQ Lupi b?
Dessverre gir de nye observasjonene ikke et direkte estimat av massen til objektet. Dermed må astronomene stole på sammenligning med teoretiske modeller av slike objekter. Men dette er ikke så enkelt som det høres ut. Hvis, som astronomer generelt aksepterer, dannet GQ Lupi A og B samtidig, er den nylig funnet gjenstanden veldig ung. Problemet er at tradisjonelle teoretiske modeller sannsynligvis ikke kan brukes for så veldig unge objekter. Hvis de brukes, gir de imidlertid et estimat av massen til gjenstanden som ligger et sted mellom 3 til 42 Jupiter-masser, dvs. som omfatter både planeten og de brune dvergdomenene.
Disse tidlige fasene i brun dverg- og planetdannelse er i hovedsak ukjent territorium for modeller. Det er veldig vanskelig å modellere den tidlige kollapsen av gassskyene gitt forholdene rundt den dannende forelderstjernen. Ett sett med modeller, spesielt skreddersydd for å modellere de veldig unge objektene, gir masser så lave som en til to Jupiter-masser. Men som Ralph Neuh? Bruker påpeker “disse nye modellene må fortsatt kalibreres, før massen av slike ledsagere kan bestemmes trygt”.
Astronomene understreker også at de fra sammenligningen mellom deres VLT / NACO-spektre og de teoretiske modellene til medforfatter Peter Hauschildt fra Hamburg University (Tyskland) kommer til den konklusjon at best mulig passform oppnås for et objekt med omtrent 2 Jupiter-radier og 2 Jupiter-masser. Hvis dette resultatet holder, ville GQ Lupi b dermed være den yngste og letteste eksoplaneten som er blitt avbildet.
Ytterligere observasjoner er fortsatt nødvendige for å nøyaktig bestemme arten av GQ Lupi B. Hvis de to objektene virkelig er bundet, vil den minste gjenstanden trenge mer enn 1000 år for å fullføre en bane rundt vertsstjernen. Dette er selvfølgelig for lang tid til å vente, men effekten av orbitalbevegelsen kan muligens være påviselig - som en liten forandring i separasjonen mellom de to objektene - om noen år. Teamet planlegger derfor å utføre regelmessige observasjoner av dette objektet ved å bruke NACO på VLT, for å oppdage denne bevegelsen. Ingen tvil om at det i mellomtiden vil oppnås ytterligere fremskritt på den teoretiske siden, og at det vil bli gjort mange oppsiktsvekkende funn på dette feltet.
Mer informasjon
Forskningen som presenteres i denne ESOs pressemelding, er publisert i et brev til redaktøren som er akseptert for publisering av Astronomy and Astrophysics ("Evidence for a co-move sub-stellar companion of GQ Lup" av R. Neuh? User et al.) Og tilgjengelig i PDF-skjema på http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Merk
[1]: Teamet er sammensatt av Ralph Neuh? Bruker, Günther Wuchterl, Markus Mugrauer, og Ana Bedalov (University of Jena, Tyskland), Eike Guenther (Thingeringer Landessternwarte Tautenburg, Tyskland) og Peter Hauschildt (Hamburger) Sternwarte, Tyskland).
[2]: I den astronomiske litteraturen er stevnet å sette hovedsteder for stjerner som er medlem av flere systemer, men små bokstaver for planeter. Hvis følgesvennen til GQ Lupi A viser seg å være en planet, vil den bli kalt GQ Lupi b, mens hvis den er en brun dverg, vil den bli identifisert som GQ lupi B. Gitt den nåværende usikkerheten, har vi derfor brukt begge valører i denne pressemeldingen, som forfatterne i den opprinnelige vitenskapelige artikkelen gjorde.
Originalkilde: ESO News Release
