Naukowcy dostrzegają ukrytych towarzyszy jasnych gwiazd
Astronomowie uchwycili pierwsze sygnały świetlne niewidocznych dotąd słabych towarzyszy ośmiu jasnych gwiazd.
Wizja artystyczna brązowego karła krążącego blisko jasnej gwiazdy. Źródło: ESA
Wykrywanie słabych obiektów w pobliżu jasnych gwiazd jest niezwykle trudne. Jednak dzięki połączeniu danych z teleskopu Gaia z naziemnym instrumentem ESO GRAVITY, naukowcom udało się właśnie to. Udało im się uchwycić pierwsze sygnały świetlne dotychczas niewidocznych słabych towarzyszy ośmiu jasnych gwiazd. Technika ta otwiera kuszącą możliwość rejestrowania obrazów planet krążących blisko swoich gwiazd macierzystych.
Czy kiedykolwiek próbowaliście zrobić zdjęcie świetlika obok jasnej latarni ulicznej? Istnieje duże prawdopodobieństwo, że jedyne, co zobaczycie na zdjęciu to blask latarni. Jest to ten sam problem, z którym borykają się astronomowie ścigający słabe, małe gwiazdy lub planety obok jasnych gwiazd.
Aby rozwiązać ten problem, międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez Thomasa Winterhaldera, naukowca z ESO, rozpoczął przeszukiwania katalogu stworzonego przez Gaia, który zawiera setki tysięcy gwiazd, co do których istnieje podejrzenie, że mają towarzysza. Chociaż obiekty towarzyszące nie są wystarczająco jasne, aby Gaia mogła je bezpośrednio zobaczyć, ich obecność prowadzi do niewielkich wahań w orbicie jaśniejszych gwiazd macierzystych, które tylko Gaia może zmierzyć.
W katalogu orbit gwiazd Gaia, zespół zidentyfikował osiem gwiazd, które mają być celem GRAVITY, zaawansowanego interferometru bliskiej podczerwieni Bardzo Dużego Teleskopu w Cerro Paranal w Chile. GRAVITY łączy światło podczerwone z różnych teleskopów, aby wychwycić drobne szczegóły w słabych obiektach, w technice zwanej interferometrią.
Trafienie
Dzięki wyjątkowo bystremu i czułemu oku GRAVITY, zespół wychwycił sygnał świetlny wszystkich ośmiu przewidywalnych towarzyszy, z których siedem było wcześniej nieznanych. Trzy z nich to bardzo małe i słabe gwiazdy, podczas gdy pozostałe pięć to brązowe karły. Są to ciała niebieskie znajdujące się pomiędzy planetami i gwiazdami: bardziej masywne niż najcięższe planety, ale lżejsze i bledsze niż najjaśniejsze gwiazdy.
Jeden z brązowych karłów dostrzeżony w tych badaniach krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej w takiej samej odległości jak Ziemia od Słońca. Jest to pierwszy przypadek, gdy brązowy karzeł znajdujący się tak blisko swojej gwiazdy macierzystej może zostać bezpośrednio uchwycony.
Udowodniliśmy, że możliwe jest uchwycenie obrazu słabego towarzysza, nawet gdy krąży on bardzo blisko swojego jasnego towarzysza – wyjaśnił Thomas. To osiągnięcie podkreśla niezwykłą synergię między Gaia i GRAVITY. Tylko Gaia może zidentyfikować tak ciasne układy, w których znajduje się gwiazda i „ukryty” towarzysz, a następnie GRAVITY może przejąć obraz mniejszego i słabszego obiektu z niespotykaną dotąd dokładnością.
We wcześniejszych badaniach astronomowie wykorzystali dane Gaia i innego obserwatorium naziemnego do uchwycenia obrazu olbrzymiej gazowej egzoplanety. Planeta ta krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej w odległości około 17 razy większej niż odległość Ziemi od Słońca, zakreślając kąt na niebie znacznie szerszy niż typowa separacja towarzyszy zobrazowanych przez GRAVITY w tych nowych badaniach.
Mali towarzysze wywnioskowani z obserwacji Gaia zwykle znajdują się pod niewielkimi kątami separacji wynoszącymi kilkadziesiąt milisekund, co odpowiada mniej więcej rozmiarowi monety o nominale jednego euro oglądanej z odległości 100 kilometrów.
W naszych obserwacjach dane Gaia działają jak swego rodzaju drogowskaz – dodał Thomas. Część nieba, którą możemy obserwować za pomocą GRAVITY jest bardzo mała, więc musimy wiedzieć, gdzie patrzeć. Niezrównanie precyzyjne pomiary ruchów i pozycji gwiazd dokonywane przez Gaia są niezbędne do zwrócenia naszego instrumentu we właściwym kierunku na niebie.
Drużyna marzeń
Wzajemne uzupełnianie się Gaia i GRAVITY wykracza poza wykorzystanie danych Gaia do planowania dalszych obserwacji i umożliwienia detekcji. Łącząc oba zestawy danych, naukowcy byli w stanie „zważyć” poszczególne obiekty niebieskie oddzielnie i rozróżnić masę gwiazdy macierzystej i odpowiedniego towarzysza.
GRAVITY zmierzył również kontrast między gwiazdą towarzyszącą a gwiazdą macierzystą w zakresie długości fal w podczerwieni. W połączeniu z szacunkami masy, wiedza ta pozwoliła zespołowi ocenić wiek towarzyszy. Co zaskakujące, dwa z brązowych karłów okazały się mniej jasne niż można by się spodziewać, biorąc pod uwagę ich rozmiar i wiek. Możliwym wyjaśnieniem tego faktu może być to, że same karły mają jeszcze mniejszego towarzysza.
Polowanie na egzoplanety
Po zademonstrowaniu mocy zespołu Gaia-GRAVITY, naukowcy z niecierpliwością czekają teraz na wyśledzenie potencjalnych planet towarzyszących gwiazdom wymienionym w katalogu Gaia.
Zdolność do wyodrębnienia niewielkich ruchów blisko położonych par na niebie jest unikalna dla misji Gaia. Następny katalog, który zostanie udostępniony w ramach czwartego wydania danych (DR4), będzie zawierał jeszcze bogatszą kolekcję gwiazd z potencjalnie mniejszymi towarzyszami – zauważył Johannes Sahlmann, naukowiec Gaia. Ten wynik otwiera nowe możliwości w poszukiwaniu planet w naszej Galaktyce i obiecuje nam przebłyski nowych odległych światów.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
