Obrazový kredit: ESO
Při použití velmi velkého dalekohledu ESO v Paranalu a sady pozemních a kosmických dalekohledů ve čtyřleté studii změřil mezinárodní tým astronomů poprvé hmotnost super chladné hvězdy a jejího doprovodného hnědého trpaslíka . Dvě hvězdy tvoří binární systém a obíhají kolem sebe asi za 10 let.
Tým získal snímky s blízkým infračerveným světlem s vysokým rozlišením; na zemi porazili stírací účinek pozemské atmosféry pomocí technik adaptivní optiky. Přesným určením orbity promítané na obloze astronomové dokázali změřit celkovou hmotnost hvězd. Další údaje a porovnání se hvězdnými modely pak poskytují hmotnost každé ze složek.
Těžší z těchto dvou hvězd má hmotnost kolem 8,5% hmotnosti Slunce a její hnědý trpaslík společník je ještě lehčí, pouze 6% sluneční hmoty. Oba objekty jsou relativně mladé s věkem asi 500 - 1 000 milionů let.
Tato pozorování představují rozhodující krok směrem k dosud chybějící kalibraci modelů hvězdného vývoje pro hvězdy s velmi nízkou hmotností.
Telefonní číslo hvězda
Přestože astronomové našli několik stovek velmi nízkých hmotných hvězd a hnědých trpaslíků, základní vlastnosti těchto extrémních objektů, jako jsou hmoty a povrchové teploty, nejsou dosud dobře známy. V kosmické zoo představují tyto velmi chladné hvězdy třídu „přechodných“ objektů mezi obřími planetami - jako je Jupiter - a „normální“ hvězdy méně hmotné než naše Slunce, a proto je jejich správné porozumění pro pole hvězdné astrofyziky zásadní .
Problém s těmito velmi chladnými hvězdami spočívá v tom, že na rozdíl od normálních hvězd, které ve svém centrálním jádru spalují vodík, neexistuje žádný jedinečný vztah mezi jasem hvězdy a její hmotou. Jasně a povrchové teploty ultrakorodých trpaslíků skutečně závisí na jejich věku a hmotnosti. Starší, poněkud masivnější ultrakladní trpaslík tak může mít přesně stejnou teplotu jako mladší, méně masivní.
Proto je základním cílem moderní astrofyziky získat nezávisle hmotnosti ultrakorodé trpasličí hvězdy. To je v zásadě možné studováním takových objektů, které jsou členy v binárním systému.
Přesně to udělal mezinárodní tým astronomů ve čtyřleté studii binárního hvězdného systému s velmi chladnou trpaslíkovou hvězdou, využívající množství špičkových teleskopických zařízení, včetně velmi velkého dalekohledu ESO a také Keck Já a Gemini North na Havaji a také Hubbleův vesmírný dalekohled. Tento systém - s názvem telefonního čísla 2MASSW J0746425 + 2000321 - se nachází ve vzdálenosti 40 světelných let.
Astronomové používali zobrazování ve vysokém úhlu, aby viděli obě hvězdy v binárním systému a změřili svůj pohyb během čtyřletého období. To je však snadněji řečeno než provedeno, protože oddělení na obloze mezi dvěma hvězdami je poměrně malé: mezi 0,13 a 0,22 oblouků. To odpovídá velikosti jedné euromince ve vzdálenosti asi 25 km.
Toto oddělení je tak malé, že za normálních okolností není možné rozlišit dvě hvězdy kvůli rozmazání účinků atmosférických turbulencí („vidění“). Je proto nutné použít techniku adaptivní optiky. Tato úžasná metoda je založena na měření kvality obrazu v reálném čase a odesílání odpovídajících korekčních signálů až 100krát za sekundu do malého deformovatelného zrcadla umístěného před detektorem. Když zrcadlo neustále mění svůj tvar, rušivý účinek turbulence je neutralizován. Při použití ve VLT tato technika vyústila v obrazy, které jsou nejméně desetkrát ostřejší než „vidění“, a které tedy vykazují mnohem více podrobností v pozorovaných objektech.
Na velmi velkém dalekohledu astronomové používali nejmodernější adaptivní optiku NACO. Říká Herv? Bouy, hlavní autor článku, který prezentuje výsledky popsané zde: „NACO nabízí možnost pracovat v infračerveném světle, a proto je ideální pro studium ultrachladných hvězd, které emitují většinu svého světla v tomto rozsahu vlnových délek. Díky kombinaci vysoké účinnosti NACO a VLT a vynikajících atmosférických podmínek, které panují v Paranalu, jsme dokázali dosáhnout velmi ostrých obrazů tohoto binárního hvězdného systému, téměř stejně dobrých, jako by byl dalekohled umístěn ve vesmíru. “
Velmi cool a na stravu
Během jejich čtyřleté studie bylo měřeno sedm různých relativních poloh dvou složek binárního systému a Herv? Bouy a jeho spolupracovníci dokázali s přesnou přesností určit hvězdné orbity. Zjistí, že obě hvězdy se točí kolem sebe jednou za 10 let a že jejich fyzické oddělení je jen 2,5násobek vzdálenosti Země od Slunce - jak říkají astronomové, 2,5 Astronomických jednotek. Podle Keplerových zákonů je potom snadné odvodit celkovou hmotnost systému. Získaná hodnota je menší než 15% hmotnosti Slunce.
Astronomové pak použili fotometrická data každé hvězdy získané v několika vlnových pásmech, jakož i spektra získaná pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu, aby tyto dva objekty podrobněji prostudovali. Použitím nejnovějších hvězdných modelů skupiny Ecole Normale Supureure de Lyon zjistili, že obě hvězdy mají zhruba stejnou povrchovou teplotu, kolem 1500 ° C (1800 K). Pro hvězdu je to opravdu velmi chladné - ve srovnání je povrchová teplota Slunce více než třikrát vyšší.
Na základě teoretických modelů tým také zjistil, že tyto dvě hvězdy jsou poměrně mladé (astrofyzikálně) - jejich věk je pouze mezi 500 a 1 000 miliony let. Masivnější z nich má hmotnost mezi 7,5 a 9,5% hmotnosti Slunce, zatímco jeho společník má hmotnost mezi 5 a 7% sluneční hmoty.
Předměty vážící méně než asi 7% našeho Slunce byly různě nazývány „Hnědí trpaslíci“, „Zlomené hvězdy“ nebo „Super planety“. Opravdu, protože nemají vnitřní energii, kterou udržují termální jaderné reakce ve svém vnitřku, mnoho jejich vlastností je více podobných vlastnostem obřích plynových planet v naší vlastní sluneční soustavě, jako je Jupiter, než hvězdám jako je Slunce.
Systém 2MASSW J0746425 + 2000321 je tedy zjevně vytvořen z hnědého trpaslíka obíhajícího o něco masivnější ultra chladnou trpasličí hvězdu. Je to skutečný „Rosetta kámen“ v novém oboru hvězdné astrofyziky s nízkou hmotností a další studie jistě poskytne cennější informace o těchto objektech v přechodné zóně mezi hvězdami a planetami.
Původní zdroj: ESO News Release
