Od objevení první planety v roce 1995 obíhající kolem normální hvězdy jiné než Slunce je dnes známo více než 150 kandidátů těchto tzv. Exoplanet. Většina z nich je detekována nepřímými metodami, založenými buď na změnách radiální rychlosti nebo ztlumení hvězdy, když planeta prochází před ní (viz ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 a ESO PR 22/04 ).
Astronomové by však raději získali přímý obrázek exoplanety, což by jim umožnilo lépe charakterizovat fyzickou povahu objektu. To je nesmírně obtížný úkol, protože planeta je obecně skrytá v „záři“ své hostitelské hvězdy.
K částečnému překonání tohoto problému astronomové studují velmi mladé předměty. Ve skutečnosti jsou substelární objekty mnohem mladší a mnohem jasnější, a proto je lze snadněji detekovat než starší objekty podobné hmoty.
Na základě tohoto přístupu by se mohlo stát, že loňská detekce slabého světelného paprsku u mladého hnědého trpaslíka 2M1207 mezinárodním týmem astronomů používajícím velmi velký dalekohled ESO (ESO PR 23/04) je dlouho hledaným bona-fide obrázek exoplanety. Zdá se, že nedávná zpráva založená na datech z Hubbleova kosmického dalekohledu tento výsledek potvrzuje. Ještě zajímavějším výsledkem v této souvislosti jsou nedávná pozorování teplého infračerveného záření dvou dříve detekovaných „horkých Jupiterů“ pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu. Toto množství nových výsledků, získané v časovém rozmezí několika měsíců, dokonale ilustruje dynamiku této oblasti výzkumu.
Tiny Companion
Nyní jiný tým astronomů [1] možná udělal další důležitý průlom v této oblasti tím, že našel malého společníka mladé hvězdy. Od několika let tito vědci prováděli hledání planet a nízkohmotných objektů, zejména kolem hvězd, které jsou stále v procesu jejich tvorby - tzv. Hvězdy T-Tauri - pomocí technik přímého zobrazování i radiální rychlosti. Jedním z objektů na jejich seznamu je GQ Lupi, mladá hvězda T-Tauri, která se nachází v cloudu Lupus I (Vlk), což je oblast formace hvězd vzdálená asi 400 nebo 500 světelných let. Hvězda GQ Lupi je zjevně velmi mladý objekt stále obklopený diskem, s věkem mezi 100 000 a 2 miliony let.
Astronomové pozorovali GQ Lupi 25. června 2004 pomocí adaptivního optického nástroje NACO připojeného k Yepunu, čtvrtému 8,2 m dlouhému dalekohledu Velkého dalekohledu umístěného na vrcholu Cerro Paranal (Chile). Adaptivní optika nástroje (AO) překonává zkreslení vyvolané atmosférickými turbulencemi a vytváří extrémně ostré snímky blízké infračervenému záření.
Jak ukazuje ESO PR Photo 10a / 05, série expozic NACO jasně odhaluje přítomnost malého společníka, který se nachází v těsné blízkosti hvězdy. Tento nově nalezený objekt je vzdálen jen 0,7 sekundy a byl by přehlédnut bez použití schopností adaptivní optiky NACO.
Ve vzdálenosti GQ Lupi je vzdálenost mezi hvězdou a jejím slabým společníkem asi 100 astronomických jednotek (nebo 100krát větší vzdálenost mezi Sluncem a Zemí). To je zhruba 2,5násobek vzdálenosti mezi Plutem a Sluncem.
Společník, nazvaný GQ Lupi B nebo GQ Lupi b [2], je zhruba 250krát slabší než GQ Lupi A, jak je vidět v této sérii obrázků. Další obrázky získané s NACO v srpnu a září potvrdily přítomnost a pozici tohoto společníka.
Pohybuje se stejným směrem
Astronomové pak odhalili, že hvězda byla dříve pozorována jak dalekohledem Subaru, tak Hubbleovým vesmírným dalekohledem. Získali odpovídající obrázky z datových archivů těchto zařízení pro další analýzu.
Starší snímky, pořízené v červenci 2002 a v dubnu 1999, rovněž prokázaly přítomnost společníka, což dává astronomům možnost přesně měřit polohu těchto dvou objektů po dobu několika let. To jim zase umožnilo určit, zda se hvězdy pohybují na obloze společně - jak by se dalo očekávat, pokud jsou gravitační vazby spojeny - nebo zda menší objekt je pouze objektem na pozadí, jen náhodně zarovnán.
Z jejich měření astronomové zjistili, že separace mezi těmito dvěma objekty se během pětiletého období pozorování nezměnila (viz ESO PR Photo 10b / 05). Pro vědce je to jasný důkaz, že oba objekty se pohybují po obloze stejným směrem. „Pokud by byl slabý objekt objektem na pozadí,“ říká Ralph Neuh? Uživatel University of Jena (Německo) a vedoucí týmu, „viděli bychom změnu v oddělení, protože GQ Lup se bude pohybovat po obloze. Od roku 1999 do roku 2004 by se oddělení změnilo o 0,15 arcsec, zatímco jsme si jisti, že změna je nejméně 20krát menší. “
Exoplanet nebo hnědý trpaslík?
K dalšímu zkoumání fyzické podstaty nově objeveného objektu použili astronomové NACO na VLT k sérii spekter. Tyto ukázaly typický podpis velmi chladného předmětu, zejména přítomnost vodních a CO pásů. S přihlédnutím k infračerveným barvám a dostupným spektrálním datům výpočty atmosférického modelu ukazují na teplotu mezi 1600 a 2 500 stupňů a poloměr, který je dvakrát větší než Jupiter (viz PR Foto 10c / 05). Podle toho je GQ Lupi B chladným a poměrně malým objektem.
Jaká je však povaha tohoto slabého objektu? Je to exoplanet v dobré víře nebo je to hnědý trpaslík, ty „selhávající“ hvězdy, které nejsou dostatečně masivní, aby centrálně vyvolaly velké jaderné reakce? Ačkoli hranice mezi dvěma je ještě věc debaty, jeden způsob, jak rozlišovat mezi dvěma je jejich hmotou (jak toto je také děláno mezi hnědými trpaslíky a hvězdami): (obří) planety jsou lehčí než asi 13 Jupiter-masy ( kritická masa potřebná k zapálení deuteriové fúze), hnědí trpaslíci jsou těžší.
A co GQ Lupi b?
Nová pozorování bohužel neposkytují přímý odhad hmotnosti objektu. Astronomové se tedy musí spoléhat na srovnání s teoretickými modely takových objektů. Ale to není tak snadné, jak to zní. Pokud, jak astronomové obecně přijímají, GQ Lupi A a B vznikly současně, nově nalezený objekt je velmi mladý. Problém je v tom, že pro takové velmi mladé předměty nejsou tradiční teoretické modely pravděpodobně použitelné. Jsou-li však použity, poskytují odhad hmotnosti objektu, který leží někde mezi 3 až 42 hmotami Jupiteru, tj. Zahrnuje jak planetu, tak doménu hnědého trpaslíka.
Tyto rané fáze u hnědého trpaslíka a formování planety jsou pro modely v podstatě neznámým územím. Je velmi obtížné modelovat časný kolaps plynových mraků vzhledem k podmínkám kolem formující se mateřské hvězdy. Jedna sada modelů, speciálně upravená pro modelování velmi mladých objektů, poskytuje masy tak nízké, jako jedna až dvě hmotnosti Jupiteru. Ale jak uživatel Ralph Neuh? Zdůrazňuje, „tyto nové modely je třeba ještě kalibrovat, než bude možné s jistotou určit množství takových společníků“.
Astronomové také zdůrazňují, že ze srovnání jejich VLT / NACO spekter a teoretických modelů spoluautora Petera Hauschildta z Hamburské univerzity (Německo) dochází k závěru, že nejlepší shoda je získána pro objekt, který má zhruba 2 Jupiterovy poloměry a 2 masy Jupiteru. Pokud by tento výsledek platil, GQ Lupi b by tak byla nejmladší a nejlehčí exoplanet, který byl zobrazen.
Abychom přesně určili povahu GQ Lupi B, jsou stále potřebná další pozorování. Pokud jsou oba objekty skutečně vázány, pak nejmenší objekt bude potřebovat více než 1 000 let, aby dokončil oběžné dráhy kolem své hostitelské hvězdy. To je samozřejmě příliš dlouhé na to, aby se dalo čekat, ale účinek orbitálního pohybu by mohl být patrný - jako drobná změna v oddělení mezi dvěma objekty - za několik let. Tým proto plánuje provádět pravidelné pozorování tohoto objektu pomocí NACO na VLT, aby detekoval tento pohyb. Není pochyb o tom, že mezitím bude dosaženo dalšího pokroku na teoretické straně a že v této oblasti dojde k mnoha senzačním objevům.
Více informací
Výzkum prezentovaný v této tiskové zprávě ESO je publikován v dopise editoru, který byl přijat k publikaci astronomií a astrofyzikou („Důkazy o společném pohybu subhvězdního společníka GQ Lup“ od R. Neuh? User et al.) A k dispozici ve formátu PDF na adrese http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Poznámka
[1]: Tým se skládá z uživatelů Ralpha Neuha? Sternwarte, Německo).
[2]: V astronomické literatuře je konvencí uvádět velká písmena hvězdných členů více systémů, ale malá písmena pro planety. Pokud se společník GQ Lupi A ukáže jako planeta, nazývá se GQ Lupi b, zatímco pokud je to hnědý trpaslík, bude identifikován jako GQ lupi B. Vzhledem k současné nejistotě jsme proto použili obě označení v této tiskové zprávě, stejně jako autoři v původní vědecké práci.
Původní zdroj: ESO News Release
