Terima kasih kepada kamera kontras tinggi baru yang kuat yang dipasang di Teleskop Sangat Besar, foto telah diperoleh daripada rakan yang berjisim rendah yang sangat dekat dengan bintang. Ini telah membolehkan para astronom mengukur secara langsung jisim objek berjisim muda yang sangat rendah untuk pertama kalinya.
Objek itu, lebih 100 kali lebih lemah daripada bintang tuan rumahnya, masih 93 kali lebih besar daripada Musytari. Dan nampaknya beratnya hampir dua kali ganda seperti yang diramalkan oleh teori.
Oleh itu, penemuan ini menunjukkan bahawa, disebabkan oleh kesilapan dalam model, para astronom mungkin telah melebih-lebihkan jumlah planet ekstrasolar muda "kerdil coklat" dan "terapung bebas".
Gabungan yang menang
Bintang boleh dicirikan oleh banyak parameter. Tetapi yang paling penting: jisimnya. Jisim bintang inilah yang akan menentukan nasibnya. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa ahli astronomi berminat untuk mendapatkan ukuran tepat parameter ini.
Ini bukanlah tugas yang mudah, terutama bagi yang paling besar, yang berada di sempadan antara bintang dan benda kerdil coklat. Kerdil coklat, atau "bintang yang gagal", adalah objek yang hingga 75 kali lebih besar daripada Musytari, terlalu kecil untuk proses peleburan nuklear utama yang dapat dinyalakan di bahagian dalamnya.
Untuk menentukan jisim bintang, para astronom secara amnya melihat pergerakan bintang dalam sistem binari. Dan kemudian gunakan kaedah yang sama yang memungkinkan menentukan jisim Bumi, mengetahui jarak Bulan dan masa yang diperlukan untuk satelitnya menyelesaikan satu orbit penuh (yang disebut "Hukum Ketiga Kepler"). Dengan cara yang sama, mereka juga mengukur massa Matahari dengan mengetahui jarak Bumi dan Matahari - satu tahun - planet kita memerlukan lawatan mengelilingi Matahari.
Masalah dengan objek berjisim rendah adalah bahawa objek tersebut sangat samar dan sering tersembunyi pada cahaya bintang yang lebih terang yang mereka mengorbit, juga ketika dilihat dalam teleskop besar.
Ahli astronomi bagaimanapun telah menemui cara untuk mengatasi kesukaran ini. Untuk ini, mereka bergantung pada gabungan strategi pemerhatian yang dipertimbangkan dengan instrumen canggih.
Kamera kontras tinggi
Pertama, ahli astronomi yang mencari objek berjisim sangat rendah melihat bintang muda yang berdekatan kerana objek pendamping jisim rendah akan paling terang semasa masih muda, sebelum berkontrak dan menyejuk.
Dalam kes ini, pasukan astronomi antarabangsa [1] yang diketuai oleh Laird Close (Steward Observatory, University of Arizona), mengkaji bintang AB Doradus A (AB Dor A). Bintang ini terletak kira-kira 48 tahun cahaya dan berusia "hanya" 50 juta tahun. Kerana kedudukan di langit AB Dor A "goyangan", karena tarikan gravitasi objek seperti bintang, diyakini sejak awal tahun 1990-an bahawa AB Dor A mesti memiliki pendamping massa rendah.
Untuk memotret rakan ini dan mendapatkan sekumpulan data yang komprehensif mengenainya, Close dan rakan-rakannya menggunakan instrumen baru di Teleskop Observatorium Selatan Eropah. Kamera optik adaptif kontras tinggi baru ini, NACO Simultanous Differential Imager, atau NACO SDI [2], dikembangkan secara khusus oleh Laird Close dan Rainer Lenzen (Max-Planck-Institute for Astronomy di Heidelberg, Jerman) untuk memburu planet ekstrasolar. Kamera SDI meningkatkan kemampuan VLT dan sistem optik adaptifnya untuk mengesan rakan samar yang biasanya akan hilang dalam cahaya bintang utama.
Tayangan perdana dunia
Memusingkan kamera ini ke arah AB Dor A pada bulan Februari 2004, mereka dapat pertama kalinya membayangkan rakannya yang begitu lemah - 120 kali lebih lemah daripada bintangnya - dan begitu dekat dengan bintangnya.
Kata Markus Hartung (ESO), anggota pasukan: “Tayangan perdana dunia ini hanya mungkin kerana kemampuan unik instrumen NACO SDI pada VLT. Sebenarnya, Teleskop Angkasa Hubble cuba tetapi gagal mengesan temannya, kerana terlalu samar dan terlalu dekat dengan cahaya bintang utama. "
Jarak kecil antara bintang dan rakan samar (0.156 arcsec) adalah sama dengan lebar duit syiling satu Euro (2.3 cm) jika dilihat sejauh 20 km. Rakan itu, yang disebut AB Dor C, dilihat pada jarak 2,3 kali jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Ia menyelesaikan kitaran di sekitar bintang tuan rumahnya dalam 11.75 tahun pada orbit yang agak eksentrik.
Dengan menggunakan lokasi tepat pendamping, bersama dengan 'goyangan' bintang, para astronom kemudian dapat menentukan jisim pendamping dengan tepat. Objek itu, lebih 100 kali lebih lemah daripada bintang utamanya, mempunyai sepersepuluh jisim bintang inangnya, iaitu, 93 kali lebih besar daripada Musytari. Oleh itu, ia sedikit melebihi had kerdil coklat.
Dengan menggunakan NACO pada VLT, para astronom memerhatikan lebih jauh AB Dor C pada jarak gelombang inframerah dekat untuk mengukur suhu dan cahaya.
"Kami terkejut apabila mengetahui bahawa pendamping itu 400 darjah (Celsius) lebih sejuk dan 2.5 kali lebih lemah daripada yang diramalkan oleh model terbaru untuk objek berjisim ini," kata Close.
"Teori meramalkan bahawa objek berjisim rendah dan sejuk ini akan menjadi sekitar 50 massa Musytari. Tetapi teori tidak betul: objek ini memang antara 88 hingga 98 massa Musytari. "
Oleh itu, penemuan baru ini mencabar idea semasa mengenai populasi kerdil coklat dan kemungkinan wujudnya planet ekstrasur "bebas terapung" yang banyak dipublikasikan.
Memang, jika benda-benda muda yang hingga kini dikenal sebagai kerdil coklat adalah dua kali lebih besar daripada yang difikirkan, banyak mestilah bintang berjisim rendah. Dan objek yang baru-baru ini dikenal pasti sebagai planet "terapung bebas" kemungkinan besar adalah kerdil coklat berjisim rendah.
Bagi Close dan rakan-rakannya, "penemuan ini akan memaksa ahli astronomi untuk memikirkan semula jumlah jisim objek terkecil yang dihasilkan di alam semula jadi."
Maklumat lanjut
Karya yang dibentangkan di sini muncul sebagai Surat dalam terbitan Alam 20 Januari ("Penentukuran dinamik hubungan massa-kilauan pada massa bintang yang sangat rendah dan usia muda" oleh L. Close et al.).
Catatan
[1]: Pasukan ini terdiri daripada Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek dan Beth Biller (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, USA), Rainer Lenzen dan Wolfgang Brandner (Max-Planck Institut for Astronomie, Heidelberg, Jerman), Jose C. Guirado (Universiti Valencia, Sepanyol), dan Markus Hartung dan Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: Kamera NACO SDI adalah jenis kamera unik yang menggunakan optik adaptif, yang menghilangkan kesan kabur dari atmosfer Bumi untuk menghasilkan gambar yang sangat tajam. SDI memisahkan cahaya dari satu bintang menjadi empat gambar yang sama, kemudian meneruskan pancaran yang dihasilkan melalui empat penapis (sensitif metana) yang sedikit berbeza. Apabila sinar cahaya yang ditapis memukul array pengesan kamera, ahli astronomi dapat mengurangkan gambar sehingga bintang terang hilang, mendedahkan objek yang lebih lemah dan sejuk yang tersembunyi di lingkaran cahaya bintang yang tersebar ("silau"). Gambar unik Saturn satelit Turn yang diperoleh sebelumnya dengan NACO SDI diterbitkan dalam ESO PR 09/04.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
