Kredit gambar: ESO
Menggunakan Teleskop Sangat Besar ESO di Paranal dan rangkaian teleskop berasaskan darat dan angkasa dalam kajian selama empat tahun, pasukan astronomi antarabangsa telah mengukur untuk pertama kalinya jisim bintang ultra sejuk dan kerdil coklat pendampingnya . Kedua-dua bintang membentuk sistem binari dan mengorbit satu sama lain dalam kira-kira 10 tahun.
Pasukan itu memperoleh gambar inframerah dekat dengan resolusi tinggi; di lapangan, mereka mengalahkan kesan kabur dari atmosfera darat dengan menggunakan teknik optik adaptif. Dengan tepat menentukan orbit yang diproyeksikan di langit, para astronom dapat mengukur jumlah jisim bintang. Data tambahan dan perbandingan dengan model bintang kemudian menghasilkan jisim setiap komponen.
Dua bintang yang lebih berat mempunyai jisim sekitar 8.5% jisim Matahari dan pendamping kerdil coklatnya lebih ringan, hanya 6% jisim suria. Kedua-dua objek itu agak muda dengan usia sekitar 500-1,000 juta tahun.
Pemerhatian ini mewakili langkah yang menentukan ke arah penentukuran model evolusi bintang yang masih ada untuk bintang berjisim yang sangat rendah.
Bintang nombor telefon
Walaupun ahli astronomi telah menemui beratus-ratus bintang berjisim yang sangat rendah dan kerdil coklat, sifat asas objek ekstrem ini, seperti jisim dan suhu permukaan, masih belum diketahui. Di dalam kebun binatang kosmik, bintang-bintang ultra sejuk ini mewakili kelas objek "perantaraan" antara planet gergasi - seperti Musytari - dan bintang "normal" yang kurang besar daripada Matahari kita, dan untuk memahaminya dengan baik sangat penting bagi bidang astrofizik bintang .
Masalah dengan bintang ultra sejuk ini adalah bahawa bertentangan dengan bintang biasa yang membakar hidrogen di teras pusatnya, tidak ada hubungan yang unik antara cahaya bintang dan jisimnya. Sesungguhnya, cahaya dan suhu permukaan bintang kerdil ultra sejuk bergantung pada usia dan jisimnya. Kerdil ultra sejuk yang lebih tua dan agak besar boleh mempunyai suhu yang sama dengan suhu yang lebih muda dan kurang besar.
Oleh itu, ini adalah matlamat asas astrofizik moden untuk memperoleh secara bebas jumlah bintang kerdil yang sangat sejuk. Ini secara prinsipnya mungkin dilakukan dengan mengkaji objek-objek seperti yang menjadi anggota dalam sistem binari.
Inilah yang telah dilakukan oleh pasukan astronomi antarabangsa dalam kajian selama empat tahun mengenai sistem bintang binari dengan bintang kerdil ultra-sejuk, dengan menggunakan banyak kemudahan teleskopik teratas, termasuk Teleskop Sangat Besar ESO, dan juga Keck Saya dan Gemini Utara di Hawaii dan juga Teleskop Angkasa Hubble. Sistem ini - dengan nama nombor telefon 2MASSW J0746425 + 2000321 - terletak pada jarak 40 tahun cahaya.
Ahli astronomi menggunakan pengimejan resolusi sudut tinggi untuk melihat kedua-dua bintang dalam sistem binari dan mengukur pergerakannya dalam jangka masa empat tahun. Namun, ini lebih mudah dikatakan daripada dilakukan, kerana pemisahan di langit antara dua bintang agak kecil: antara 0.13 dan 0.22 arcsec. Ini sesuai dengan ukuran duit syiling 1-Euro, yang dilihat pada jarak sekitar 25 km.
Pemisahan ini sangat kecil sehingga biasanya tidak mungkin untuk membezakan dua bintang kerana kesan kabur dari pergolakan atmosfera ("melihat"). Oleh itu, perlu menggunakan teknik optik adaptif. Kaedah yang hebat ini berdasarkan pengukuran kualiti gambar dalam masa nyata dan menghantar isyarat pembetulan yang sesuai hingga 100 kali setiap saat ke cermin kecil yang boleh dibentuk, yang terletak di hadapan pengesan. Oleh kerana cermin secara berterusan mengubah bentuknya, kesan pergolakan yang mengganggu dapat dinetralkan. Diterapkan pada VLT, teknik ini menghasilkan gambar yang paling tidak sepuluh kali lebih tajam daripada "melihat" dan yang dengan itu menunjukkan lebih banyak perincian pada objek yang diperhatikan.
Di Teleskop Sangat Besar, para astronom menggunakan instrumen NACO optik adaptif canggih. Kata Herv? Bouy, pengarang utama makalah yang membentangkan hasil yang dijelaskan di sini: “NACO menawarkan kemungkinan untuk bekerja di inframerah dan oleh itu sangat sesuai untuk kajian bintang ultra sejuk, yang memancarkan sebagian besar cahaya mereka dalam jarak panjang gelombang ini. Dengan gabungan kecekapan tinggi NACO dan VLT, dan keadaan atmosfera yang sangat baik yang berlaku di Paranal, kami dapat memperoleh gambar yang sangat tajam dari sistem bintang binari ini, hampir sebaik teleskop berada di angkasa. "
Sangat sejuk dan berdiet
Semasa kajian selama empat tahun mereka, diukur tujuh kedudukan relatif yang berbeza dari dua komponen sistem binari dan Herv? Bouy dan rakan-rakannya dapat menentukan dengan tepat ketepatan orbit bintang. Mereka mendapati bahawa kedua-dua bintang berputar satu sama lain setiap 10 tahun sekali dan bahawa pemisahan fizikal mereka hanya 2.5 kali jarak Bumi ke Matahari - seperti yang dikatakan oleh ahli astronomi, 2.5 Unit Astronomi. Dengan menggunakan undang-undang Kepler, adalah mudah untuk memperoleh jumlah keseluruhan sistem. Nilai yang diperoleh adalah kurang daripada 15% jisim Matahari.
Ahli astronomi kemudian menggunakan data fotometrik setiap bintang yang diperoleh dalam beberapa jalur gelombang, serta spektrum yang diperoleh dengan Teleskop Angkasa Hubble untuk mengkaji kedua-dua objek tersebut dengan lebih terperinci. Dengan menggunakan model bintang terakhir kumpulan Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon, mereka mendapati bahawa kedua-dua bintang mempunyai suhu permukaan yang hampir sama, sekitar 1500? C (1800 K). Bagi bintang, ini memang sangat sejuk - jika dibandingkan, suhu permukaan Matahari lebih daripada tiga kali lebih tinggi.
Dengan menggunakan model teori, pasukan juga mendapati bahawa kedua-dua bintang itu agak muda (dari segi astrofizik) - usia mereka antara 500 hingga 1,000 juta tahun sahaja. Yang lebih besar kedua-duanya mempunyai jisim antara 7,5 dan 9,5% jisim Matahari, sementara pasangannya mempunyai jisim antara 5 dan 7% dari jisim suria.
Objek dengan berat kurang dari 7% Matahari kita disebut "Brown Dwarfs", "Failed Stars" atau "Super Planets". Oleh kerana, mereka tidak mempunyai penjanaan tenaga yang berterusan oleh tindak balas nuklear termal di pedalaman mereka, banyak sifatnya lebih mirip dengan planet gas gergasi di sistem suria kita sendiri seperti Musytari, daripada bintang seperti Matahari.
Sistem 2MASSW J0746425 + 2000321 nampaknya terdiri dari kerdil coklat yang mengorbit bintang kerdil ultra-sejuk yang lebih besar. Ini adalah "batu Rosetta" yang benar dalam bidang baru astrofizik bintang rendah dan kajian lanjutan pasti akan memberikan maklumat yang lebih berharga mengenai objek-objek ini di zon peralihan antara bintang dan planet.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
