Ett forskningsdokument från ett internationellt team av astronomer [2] ger sunda argument för, men det definitiva svaret väntar nu på ytterligare observationer.
Vid flera tillfällen under de senaste åren avslöjade astronomiska bilder svaga föremål, sett nära mycket ljusare stjärnor. Vissa av dessa har trott vara de som kretsar kring exoplaneter, men efter ytterligare studier kunde ingen av dem klara det verkliga testet. Vissa visade sig vara svaga stavkamrater, andra var helt orelaterade bakgrundsstjärnor. Den här kan mycket väl vara annorlunda.
I april i år upptäckte teamet av europeiska och amerikanska astronomer en svag och mycket röd ljuspunkt mycket nära (på 0,8 arcsec vinkelavstånd) ett brunt dvärgobjekt, betecknat 2MASSWJ1207334-393254. Också känd som "2M1207", detta är en "misslyckad stjärna", dvs. Det är medlem i TW Hydrae stellarförening som ligger på ett avstånd av cirka 230 ljusår. Upptäckten gjordes med den adaptiva optikstödda NACO-anläggningen [3] vid 8,2 m VLT Yepun-teleskopet vid ESO Paranal Observatory (Chile).
Det svaga objektet är mer än 100 gånger svagare än 2M1207 och dess nära infraröda spektrum erhölls med stora ansträngningar i juni 2004 av NACO, vid den tekniska gränsen för den kraftfulla anläggningen. Detta spektrum visar signaturerna på vattenmolekyler och bekräftar att objektet måste vara relativt litet och ljust.
Ingen av de tillgängliga observationerna motsäger att det kan vara en exoplanet i omloppsbana runt 2M1207. Med hänsyn till infraröda färger och spektraldata pekar evolutionära modellberäkningar på en 5 jupitermassaplanet i omloppsbana runt 2M1207. Ändå tillåter de ännu inte ett tydligt beslut om detta spännande föremål. Således hänvisar astronomerna till det som en "Giant Planet Candidate Companion (GPCC)" [4].
Iakttagelser kommer nu att göras för att fastställa om rörelsen på himlen hos GPCC är förenlig med den för en planet som kretsar kring 2M1207. Detta borde bli uppenbart inom 1-2 år.
Bara ett fläck av ljus
Sedan 1998 studerar ett team av europeiska och amerikanska astronomer [2] miljön hos unga, närliggande ”stellarföreningar”, dvs stora konglomerat av mestadels unga stjärnor och damm- och gasmoln från vilka de nyligen bildades.
Stjärnorna i dessa föreningar är idealiska mål för direkt avbildning av understjärniga kamrater (planeter eller bruna dvärgföremål). Teamets ledare, ESO-astronom Gael Chauvin konstaterar att "oavsett deras natur, är sub-stjärna föremål mycket varmare och ljusare när de är unga - tiotals miljoner år - och därför lättare kan upptäckas än äldre föremål av liknande massa".
Teamet fokuserade särskilt på studien av TW Hydrae Association. Den ligger i riktning mot konstellationen Hydra (vatten-ormen) djupt nere på den södra himlen, på ett avstånd av cirka 230 ljusår. För detta använde de NACO-anläggningen [3] vid 8,2 m VLT Yepun-teleskopet, ett av de fyra jätte teleskopen vid ESO Paranal Observatory i norra Chile. Instrumentets adaptiva optik (AO) övervinner den snedvridning som orsakas av atmosfärisk turbulens och skapar extremt vassa nästan infraröda bilder. Den infraröda vågfrontsensorn var en väsentlig komponent i AO-systemet för framgången för dessa observationer. Detta unika instrument avkänner deformationen av den nära infraröda bilden, dvs i ett våglängdsområde där objekt som 2M1207 (se nedan) är mycket ljusare än i det synliga området.
TW Hydrae-föreningen innehåller en stjärna med en omkretsande brun dvärgkompis, ungefär 20 gånger Jupiters massa och fyra stjärnor omgiven av dammiga proto-planetariska skivor. Bruna dvärgföremål är "misslyckade stjärnor", dvs kroppar som är för små för att kärnkraftsprocesser kan antändas i deras inre och nu producerar energi genom sammandragning De avger nästan inget synligt ljus. Liksom solen och de jätteplaneterna i solsystemet består de huvudsakligen av vätgas, kanske med virvlande molnbälten.
På en serie exponeringar som gjordes genom olika optiska filter upptäckte astronomerna en liten röd ljusfläck, endast 0,8 bågformer från TW Hydrae Association-brun-dvärgsobjektet 2MASSWJ1207334-393254, eller bara "2M1207", jfr. PR-foto 26a / 04. Den svaga bilden är mer än 100 gånger svagare än den för 2M1207. "Om dessa bilder hade erhållits utan adaptiv optik, skulle det objektet inte ha sett," säger Gael Chauvin.
Christophe Dumas, en annan medlem av teamet, är entusiastisk: ”Spänningen att se denna svaga ljuskälla i realtid på instrumentdisplayen var otrolig. Även om det säkert är mycket större än ett föremål i markstorlek, är det en konstig känsla att det verkligen kan vara det första planetsystemet utöver vårt eget någonsin avbildat. ”
Exoplanet eller Brown Dwarf?
Vilken är denna svaga föremål [4]? Kan det vara en exoplanet i omloppsbana runt det unga bruna dvärgobjektet på ett projicerat avstånd på cirka 8 250 miljoner km (ungefär dubbelt avståndet mellan solen och Neptun)?
"Om kandidatledaren till 2M1207 verkligen är en planet, skulle detta vara första gången en gravitationsbunden exoplanet har avbildats kring en stjärna eller en brun dvärg" säger Benjamin Zuckerman från UCLA, en medlem av teamet och också av NASAs Astrobiologi Inleda.
Med hjälp av högvinkelupplösningsspektroskopi med NACO-anläggningen har teamet bekräftat substellarstatus för detta objekt - nu kallat ”Giant Planet Candidate Companion (GPCC)” - genom att identifiera breda vattenbandabsorptioner i sin atmosfär, se . PR-foto 26b / 04.
Spektrumet på en ung och het planet - som GPCC mycket väl kan vara - kommer att ha starka likheter med ett äldre och mer massivt föremål som en brun dvärg. Men när det svalnar efter några tiotals miljoner år kommer ett sådant objekt att visa de spektrala signaturerna på en jätte gasformig planet som de i vårt eget solsystem.
Även om GPCC: s spektrum är ganska "bullrigt" på grund av sin svaghet, kunde teamet tilldela det en spektral karakterisering som utesluter en eventuell förorening av extra galaktiska föremål eller coola stjärnor av sen typ med onormalt infrarött överskott, beläget utanför brun dvärg.
Efter en mycket noggrann undersökning av alla alternativ fann teamet att även om detta är statistiskt mycket osannolikt, kan möjligheten att detta objekt kan vara en äldre och mer massiv, förgrund eller bakgrund, svalbrunt dvärg inte helt uteslutas. Den relaterade detaljerade analysen finns tillgänglig i det resulterande forskningsdokumentet som har accepterats för publicering i den europeiska tidskriften Astronomy & Astrophysics (se nedan).
Implikationer
Den bruna dvärgen 2M1207 har ungefär 25 gånger massan av Jupiter och är således ungefär 42 gånger lättare än solen. Som medlem i TW Hydrae Association är den cirka åtta miljoner år gammal.
Eftersom vårt solsystem är 4600 miljoner år gammalt, finns det inget sätt att direkt mäta hur jorden och andra planeter bildades under de första tiotals miljoner åren efter bildandet av solen. Men om astronomer kan studera närheten av unga stjärnor som nu bara är tiotals miljoner år gamla, kommer de att genom att bevittna en mängd olika planetsystem som nu bildas kunna förstå mycket mer exakt vårt eget avlägsna ursprung.
Anne-Marie Lagrange, medlem av teamet från Grenoble Observatory (Frankrike), ser mot framtiden: ”Vår upptäckt representerar ett första steg mot att öppna ett helt nytt fält inom astrofysik: avbildning och spektroskopisk studie av planetariska system. Sådana studier gör det möjligt för astronomer att karakterisera den fysiska strukturen och den kemiska sammansättningen av jätte- och så småningom jordliknande planeter. ”
Uppföljningsobservationer
Med hänsyn till de infraröda färgerna och de spektraldata som finns tillgängliga för GPCC, pekar evolutionära modellberäkningar på en planet med 5 jupiter, ungefär 55 gånger mer avlägsen från 2M1207 än jorden är från solen (55 AU). Yttemperaturen verkar vara cirka 10 gånger varmare än Jupiter, cirka 1000 ° C; detta förklaras lätt av den mängd energi som måste frigöras under den nuvarande sammandragningshastigheten för detta unga objekt (verkligen den mycket äldre jätteplaneten Jupiter producerar fortfarande energi i sitt inre).
Astronomerna kommer nu att fortsätta sin forskning för att bekräfta eller förneka om de faktiskt har upptäckt en exoplanet. Under de närmaste åren förväntar de sig att fastställa över tvivel om objektet verkligen är en planet i omloppsbana runt den bruna dvärgen 2M1207 genom att titta på hur de två föremålen rör sig genom rymden och för att lära sig om de rör sig tillsammans eller inte. De kommer också att mäta GPCC: s ljusstyrka vid flera våglängder och fler spektrala observationer kan försökas.
Det råder inget tvivel om att framtida program för att avbilda exoplaneter runt stjärnor i närheten, antingen från marken med extremt stora teleskop utrustade med specialdesignad adaptiv optik, eller från rymden med speciella planet-finder teleskop, kommer att dra stor nytta av dagens tekniska prestationer.
Mer information
Resultaten som presenteras i detta ESO-pressmeddelande är baserade på ett forskningsdokument ("En jätteplanetskandidat nära en ung brun dvärg" av G. Chauvin et al.) Som har accepterats för publicering och snart kommer att visas i den ledande forskningsdagboken " Astronomi och astrofysik ”. En förtryck finns här.
anteckningar
[1]: Detta pressmeddelande utfärdas samtidigt av ESO och CNRS (på franska).
[2]: Laget består av Gael Chauvin och Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange och Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Frankrike), Benjamin Zuckerman och Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Frankrike) och Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). De amerikanska medlemmarna i teamet erkänner delvis finansiering av NASA: s astrobiologiska institut.
[3]: NACO-anläggningen (från NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System och CONICA / Near-Infrared Imager and Spectrograph) vid 8,2 m VLT Yepun-teleskopet på Paranal erbjuder förmågan att producera diffraktionsbegränsade nära-infraröda bilder av astronomiska objekt . Det känner av strålningen i detta våglängdsregion med den dikroiska N90C10; 90 procent av flödet överförs till vågfrontsensorn och 10 procent till den nära infraröda kameran CONICA. Detta läge är särskilt användbart för skarp avbildning av röda och mycket låga massor av stellar eller substellära objekt. Den adaptiva optik-korrigeraren (NAOS) byggdes under ett ESO-kontrakt av Office National d'Etudes et de Recherches A? Rospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) och LESIA och GEPI-laboratorierna i Observatoire de Paris i Frankrike, i samarbete med ESO. CONICA-kameran byggdes under ett ESO-avtal av Max-Planck-Institut f Astr Astrie (MPIA) (Heidelberg) och Max-Planck Institut för extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) i Tyskland, i samarbete med ESO.
[4]: Vad är skillnaden mellan en liten brun dvärg och en exoplanet? Gränslinjen mellan de två undersöks fortfarande men det verkar som om ett brunt dvärgobjekt bildas på samma sätt som stjärnor, dvs genom sammandragning i ett interstellärt moln medan planeter bildas inom stabila cirkellstjärniga skivor via kollision / ackretion av planetesimaler eller skiva instabiliteter. Detta innebär att bruna dvärgar bildas snabbare (mindre än 1 miljon år) än planeter (~ 10 miljoner år). Ett annat sätt att separera de två typerna av föremål är genom massa (eftersom detta också görs mellan bruna dvärgar och stjärnor): (jätte) planeter är lättare än cirka 13 jupiter-massor (den kritiska massan som behövs för att antända deuteriumfusion), bruna dvärgar är tyngre. Tyvärr kan den första definitionen inte användas i praktiken, till exempel vid upptäckt av en svag följeslagare som i det aktuella fallet, eftersom observationerna inte ger information om hur objektet bildades. Tvärtom, ovanstående masskriterium är användbart i den meningen att spektroskopi och astrometri av ett svagt objekt, tillsammans med lämpliga evolutionära modeller, kan avslöja massans och därmed objektets natur.
Ursprungskälla: ESO News Release
