Siden opdagelsen i 1995 af den første planet, der kredser om en anden anden stjerne end Solen, er der nu mere end 150 kandidater til disse såkaldte exoplaneter kendt. De fleste af dem detekteres ved indirekte metoder, der enten er baseret på variationer i den radiale hastighed eller dæmpningen af stjernen, når planeten passerer foran den (se ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 og ESO PR 22/04 ).
Astronomer foretrækker imidlertid at få et direkte billede af en exoplanet, så de bedre kan karakterisere objektets fysiske natur. Dette er en meget vanskelig opgave, da planeten generelt er skjult i ”blænden” af sin værtsstjerne.
For delvist at overvinde dette problem studerer astronomer meget unge genstande. Faktisk er sub-stjernede genstande meget varmere og lysere, når de er unge, og derfor kan det lettere identificeres end ældre objekter med lignende masse.
Baseret på denne fremgangsmåde kan det godt være, at sidste års detektion af en svag lysfleks ved siden af den unge, brune dværg 2M1207 af et internationalt team af astronomer, der bruger ESO Very Large Telescope (ESO PR 23/04), er det eftertragtede bona-fide billede af en exoplanet. En nylig rapport baseret på data fra Hubble-rumteleskopet ser ud til at bekræfte dette resultat. De endnu nyere observationer, der blev foretaget med Spitzer-rumteleskopet af de varme infrarøde glød fra to tidligere opdagede ”hot Jupiter” -planeter, er et andet interessant resultat i denne sammenhæng. Dette væld af nye resultater, der er opnået inden for et par måneder, illustrerer perfekt dynamikken i dette forskningsfelt.
Lille ledsager
Nu har et andet team af astronomer [1] muligvis gjort et andet vigtigt gennembrud på dette felt ved at finde en lille ledsager til en ung stjerne. Siden flere år har disse forskere søgt planeter og objekter med lav masse, især omkring stjerner, der stadig er i deres dannelsesproces - såkaldte T-Tauri-stjerner - ved hjælp af både direkte billeddannelse og radialhastighedsteknikker. Et af objekterne på deres liste er GQ Lupi, en ung T-Tauri-stjerne, der ligger i Lupus I (ulven) skyen, et område med stjernedannelse omkring 400 eller 500 lysår væk. Stjernen GQ Lupi er tilsyneladende en meget ung genstand, der stadig er omgivet af en disk, med en alder mellem 100.000 og 2 millioner år.
Astronomerne observerede GQ Lupi den 25. juni 2004 med det adaptive optiske instrument NACO knyttet til Yepun, det fjerde 8,2 m-enhedsteleskop af det meget store teleskop, der ligger på toppen af Cerro Paranal (Chile). Instrumentets adaptive optik (AO) overvinder forvrængningen induceret af atmosfærisk turbulens og producerer ekstremt skarpe nærinfrarøde billeder.
Som ESO PR Photo 10a / 05 viser, afslører serien med NACO-eksponeringer tydeligt tilstedeværelsen af den lille ledsager, der ligger i nærheden af stjernen. Dette nyligt fundne objekt er kun 0,7 arcsekund væk og ville have været overset uden brug af NACOs adaptive optikfunktioner.
I afstanden fra GQ Lupi er adskillelsen mellem stjernen og dens svage ledsager omkring 100 astronomiske enheder (eller 100 gange afstanden mellem Solen og Jorden). Dette er omtrent 2,5 gange afstanden mellem Pluto og solen.
Ledsageren, kaldet GQ Lupi B eller GQ Lupi b [2], er omtrent 250 gange svagere end GQ Lupi A som det ses i denne billedserie. Yderligere billeder opnået med NACO i august og september bekræftede denne ledsags tilstedeværelse og position.
Bevæger sig i samme retning
Astronomerne afslørede derefter, at stjernen tidligere var blevet observeret af Subaru-teleskopet samt af Hubble-rumteleskopet. De hentede de tilsvarende billeder fra dataarkiverne for disse faciliteter til yderligere analyse.
De ældre billeder taget i henholdsvis juli 2002 og april 1999 viste også tilstedeværelsen af ledsageren, hvilket gav astronomerne muligheden for nøjagtigt at måle placeringen af de to objekter over en periode på flere år. Dette til gengæld gjorde det muligt for dem at bestemme, om stjernerne bevæger sig sammen i himlen - som man kunne forvente, hvis de er gravitationsmæssigt bundet sammen - eller om det mindre objekt kun er et baggrundsobjekt, som lige er tilfældigt indrettet.
Fra deres målinger fandt astronomerne, at adskillelsen mellem de to objekter ikke ændrede sig i den fem-årige periode, der var dækket af observationer (se ESO PR-foto 10b / 05). For forskerne er dette et klart bevis på, at begge genstande bevæger sig i samme retning på himlen. ”Hvis det svage objekt ville være et baggrundsobjekt”, siger Ralph Neuh? Bruger af University of Jena (Tyskland) og leder af teamet, ”ville vi se en ændring i adskillelsen, da GQ Lup ville bevæge sig i himlen. Fra 1999 til 2004 ville adskillelsen have ændret sig med 0,15 bue, mens vi er overbeviste om, at ændringen er mindst 20 gange mindre. ”
Eksoplanet eller brun dværg?
For at undersøge den fysiske natur af det nyopdagede objekt brugte astronomerne NACO på VLT til at tage en række spektre. Disse viste den typiske signatur for en meget cool genstand, især tilstedeværelsen af vand og CO-bånd. Under hensyntagen til de infrarøde farver og de tilgængelige spektrale data peger atmosfæriske modelberegninger på en temperatur mellem 1.600 og 2.500 grader og en radius, der er dobbelt så stor som Jupiter (se PR-foto 10c / 05). I henhold til dette er GQ Lupi B således en kold og temmelig lille genstand.
Men hvad er arten af dette svage objekt? Er det en bona-fide eksoplanet, eller er det en brun dværg, disse "mislykkede" stjerner, der ikke er massive nok til centralt at producere større atomreaktioner? Selv om grænsen mellem de to stadig er et spørgsmål om debat, er en måde at skelne mellem de to efter deres masse (da dette også gøres mellem brune dværge og stjerner): (kæmpe) planeter er lettere end omkring 13 Jupiter-masser ( den kritiske masse, der er nødvendig for at antænde deuteriumfusion), er brune dværge tyngre.
Hvad med GQ Lupi b?
Desværre giver de nye observationer ikke et direkte skøn over objektets masse. Astronomerne skal således stole på sammenligning med teoretiske modeller af sådanne genstande. Men dette er ikke så let, som det lyder. Hvis GQ Lupi A og B, som astronomer generelt accepterer, dannes samtidig, er det nyligt fundne objekt meget ung. Problemet er, at traditionelle teoretiske modeller for så meget unge objekter sandsynligvis ikke er anvendelige. Hvis de bruges, giver de imidlertid et estimat af massen af objektet, der ligger et sted mellem 3 til 42 Jupiter-masser, dvs. som omfatter både planeten og de brune dværgdomæner.
Disse tidlige faser i dannelse af brun dværg og planter er i det væsentlige ukendt territorium for modeller. Det er meget vanskeligt at modellere det tidlige kollaps af gasskyerne i betragtning af forholdene omkring den dannende moderstjerne. Et sæt modeller, der er specielt skræddersyet til at modellere de meget unge genstande, giver masser, der er så lave som en til to Jupiter-masser. Men som Ralph Neuh? -Bruger påpeger, “disse nye modeller skal stadig kalibreres, før massen af sådanne ledsagere kan bestemmes med sikkerhed”.
Astronomerne understreger også, at de fra sammenligningen mellem deres VLT / NACO-spektre og de teoretiske modeller af medforfatter Peter Hauschildt fra Hamburg University (Tyskland) når frem til den konklusion, at den bedste pasform opnås for et objekt med omtrent 2 Jupiter-radier og 2 Jupiter-masser. Hvis dette resultat holder, ville GQ Lupi b således være den yngste og letteste exoplanet, der er blevet afbildet.
Yderligere observationer er stadig nødvendige for nøjagtigt at bestemme arten af GQ Lupi B. Hvis de to objekter virkelig er bundet, vil den mindste genstand have mere end 1.000 år for at fuldføre en bane omkring dens værtsstjerne. Dette er selvfølgelig for længe til at vente, men virkningen af orbitalbevægelsen kan muligvis påvises - som en lille ændring i adskillelsen mellem de to objekter - om få år. Holdet planlægger derfor at udføre regelmæssige observationer af dette objekt ved hjælp af NACO på VLT for at registrere denne bevægelse. Ingen tvivl om, at der i mellemtiden vil blive opnået yderligere fremskridt på den teoretiske side, og at der vil blive gjort mange sensationelle opdagelser på dette felt.
Mere information
Forskningen præsenteret i denne ESO-pressemeddelelse offentliggøres i et brev til redaktøren, der er accepteret til offentliggørelse af Astronomy and Astrophysics ("Evidence for a co-move sub-stellar companion of GQ Lup" af R. Neuh? User et al.) And tilgængelig i PDF-form på http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Bemærk
[1]: Holdet er sammensat af Ralph Neuh? -Bruger, 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 litteratur er konventionen at placere hovedstæder for stjerner, der er medlemmer af flere systemer, men små bogstaver til planeter. Hvis ledsageren til GQ Lupi A viser sig at være en planet, ville den blive kaldt GQ Lupi b, mens hvis det er en brun dværg, vil den blive identificeret som GQ lupi B. I betragtning af den nuværende usikkerhed har vi derfor brugt begge benævnelser i denne pressemeddelelse, ligesom forfatterne gjorde i den originale videnskabelige artikel.
Original kilde: ESO News Release
