O echipă internațională de astronomi a determinat cu exactitate raza și masa celei mai mici stele care arde miezul cunoscute până acum.
Observațiile au fost efectuate în martie 2004 cu ajutorul spectrografului multi-fibre FLAMES pe telescopul VLT Kueyen de 8,2 m la Observatorul Paranal ESO (Chile). Acestea fac parte dintr-un program mare care are ca scop măsurarea vitezei radiale precise pentru șaizeci de stele pentru care a fost detectată o „scufundare” de luminozitate temporară în timpul sondajului OGLE.
Astronomii constată că scufundarea văzută în curba de lumină a stelei cunoscută sub numele de OGLE-TR-122 este cauzată de un însoțitor stelar foarte mic, eclipsând această stea solară o dată la 7,3 zile.
Acest însoțitor este de 96 de ori mai greu decât planeta Jupiter, dar doar cu 16% mai mare. Este prima dată când observațiile directe demonstrează că stelele mai puțin masive decât 1/10 din masa solară au aproape aceeași dimensiune ca planetele gigant. Acest fapt va trebui, evident, să fie luat în considerare în timpul căutării curente pentru tranzitul exoplanetelor.
În plus, observațiile cu telescopul foarte mare au condus la descoperirea a șapte noi binare eclipsante, care port stele cu mase sub o treime din masa Soarelui, o adevărată bonă pentru astronomi.
Sondajul OGLE
Când o planetă se întâmplă să treacă în fața stelei sale părinte (așa cum se vede de pe Pământ), aceasta blochează o mică parte din lumina stelei din viziunea noastră [1].
Aceste „tranzite planetare” sunt de mare interes, deoarece permit astronomilor să măsoare într-un mod unic masa și raza exoplanetelor. Prin urmare, sunt derulate mai multe sondaje care încearcă să găsească aceste semnături slabe ale altor lumi.
Unul dintre aceste programe este sondajul OGLE care a fost inițial conceput pentru a detecta evenimente de microlensificare prin monitorizarea luminozității unui număr foarte mare de stele pe intervale de timp extinse. În anii trecuți, a inclus și o căutare de „scufundări” periodice, foarte puțin adânci în luminozitatea stelelor, cauzată de tranzitul regulat al unor obiecte mici orbitante (stele mici, pitici maro [2] sau planete de dimensiunea Jupiter). Echipa OGLE a anunțat de atunci 177 de „candidați de tranzit planetar” din sondajul lor asupra a câteva sute de mii de stele pe trei câmpuri din cerul sudic, unul în direcția Centrului Galactic, altul în constelația Carina și al treilea în cadrul constelațiilor Centaurus / Musca.
Natura obiectului tranzitor nu poate fi stabilită decât prin observații ulterioare ale vitezei radiale ale stelei părinte. Mărimea variațiilor de viteză (amplitudinea) este direct legată de masa obiectului de companie și, prin urmare, permite discriminarea între stele și planete, deoarece cauza luminozității observate este „înmuiată”.
O Bonanță a Stelelor cu Masă Mică
O echipă internațională de astronomi [3] a folosit telescopul VLT Kueyen de 8,2 m pentru această lucrare. Profitând de capacitatea multiplex a instalației FLAMES / UVES care permite obținerea spectrelor de înaltă rezoluție de până la 8 obiecte simultan, s-au uitat la 60 de stele candidate OGLE de tranzit, măsurându-și viteza radială cu o precizie de aproximativ 50 m / s [ 4].
Acest program ambițios a dus până acum la descoperirea a cinci noi exoplanete tranzitorii (a se vedea, de exemplu, ESO PR 11/04 pentru anunțarea a două dintre acestea).
Majoritatea celorlalți candidați de tranzit identificați de OGLE s-au dovedit a fi eclipsante binare, adică, în cele mai multe cazuri, stele mici și cu masă scăzută care trec în fața unei stele solare. Această bogăție suplimentară de date despre stelele mici și ușoare este o adevărată bonă pentru astronomi.
Constrângerea relației dintre masă și rază
Stelele cu masă scăzută sunt obiecte excepțional de interesante, de asemenea, deoarece condițiile fizice din interiorul lor au multe în comun cu cele ale planetelor gigant, precum Jupiter în sistemul nostru solar. Mai mult, o determinare a mărimilor celor mai mici stele oferă informații indirecte și cruciale despre comportamentul materiei în condiții extreme [5].
Până de curând, se făcuseră foarte puține observații și se știa puține despre stelele cu masă scăzută. În acest moment, valorile exacte ale razelor sunt cunoscute numai pentru patru stele cu mase mai mici de o treime din masa Soarelui (a se vedea ESO PR 22/02 pentru măsurătorile făcute cu interferometrul telescopului foarte mare) și deloc pentru mase sub o optime dintr-o masă solară.
Această situație se schimbă acum dramatic. Într-adevăr, observațiile cu telescopul foarte mare au condus până acum la descoperirea a șapte noi binare eclipsante, care stau port cu mase sub o treime din masa Soarelui.
Acest nou set de observații aproape triplă numărul de stele cu masă mică pentru care sunt cunoscute raze și mase precise. Și chiar mai bine - una dintre aceste stele se dovedește a fi cea mai mică cunoscută!
Stele dimensionate pe planetă
Gnomul stelar recent găsit este însoțitorul OGLE-TR-122, o stea destul de îndepărtată din galaxia Calea Lactee, văzută în direcția constelației sudice Carina.
Programul OGLE a dezvăluit că OGLE-TR-122 înregistrează o înălțime de 1,5% din luminozitate o dată la 7 zile 6 ore și 27 minute, de fiecare dată durează puțin peste 3 ore (aproximativ 188 min). Măsurătorile FLAMES / UVES, efectuate pe parcursul a 6 nopți din martie 2004, relevă variații ale vitezei radiale din această perioadă cu o amplitudine de aproximativ 20 km / s. Aceasta este semnătura clară a unei stele cu masă foarte mică, aproape de limita de ardere a hidrogenului, care orbitează pe OGLE-TR-122. Acest însoțitor a primit numele OGLE-TR-122b.
După cum explică Franța Bouchy din Observatoire Astronomique Marseille Provence (Franța): „În combinație cu informațiile colectate de OGLE, datele noastre spectroscopice ne permit acum să determinăm natura stelei mai masive din sistem, care pare a fi solară. ca".
Aceste informații pot fi apoi utilizate pentru a determina masa și raza mult mai mică a companiei OGLE-TR-122b. Într-adevăr, adâncimea (scăderea luminozității) a tranzitului oferă o estimare directă a raportului dintre razele celor două stele, iar orbita spectroscopică oferă o valoare unică a masei tovarășului, odată ce masa stelei mai mari este cunoscută. .
Astronomii constată că OGLE-TR-122b cântărește o unsprezecea parte din masa Soarelui și are un diametru care este doar o optime din cea solară. Astfel, deși steaua este încă de 96 de ori mai masivă decât Jupiter, este cu doar 16% mai mare decât această planetă uriașă!
O stea densă
„Imaginați-vă că adăugați de 95 de ori masa proprie la Jupiter și totuși terminați cu o stea care este doar puțin mai mare”, sugerează Claudio Melo de la ESO și membru al echipei de astronomi care a făcut studiul. „Obiectul se micșorează pentru a face loc materiei suplimentare, devenind din ce în ce mai dens.”
Densitatea unei astfel de stele este de peste 50 de ori mai mare decât densitatea Soarelui.
„Acest rezultat arată existența unor stele care arată izbitor de planete, chiar și de aproape”, subliniază Frederic Pont de la Observatorul de la Geneva (Elveția). "Nu este ciudat să ne imaginăm că, chiar dacă ar fi să primim imagini de la o viitoare sondă spațială care se apropie de un astfel de obiect într-o distanță apropiată, nu ar fi ușor să vedem dacă este o stea sau o planetă?"
Ca toate stelele, OGLE-TR-122b produce într-adevăr energie în interiorul său prin intermediul reacțiilor nucleare. Cu toate acestea, din cauza masei sale scăzute, această producție internă de energie este foarte mică, în special în comparație cu energia produsă de steaua sa însoțitoare de tip solar.
Nu mai puțin frapant este faptul că exoplanetele care orbitează foarte aproape de steaua lor gazdă, așa-numitele „Jupitere fierbinți”, au raze care pot fi mai mari decât steaua nou găsită. Raza exoplanetului HD209458b, de exemplu, este cu aproximativ 30% mai mare decât cea a Jupiter. Prin urmare, este substanțial mai mare decât OGLE-TR-122b!
masqueraders
Această descoperire are, de asemenea, implicații profunde pentru căutarea în curs de desfășurare a exoplanetelor. Aceste observații demonstrează clar că unele obiecte stelare pot produce exact aceleași semnale fotometrice (schimbări de luminozitate) ca și tranzitarea planetelor asemănătoare lui Jupiter [6]. Mai mult, studiul de față a arătat că astfel de stele nu sunt rare.
Stele precum OGLE-TR-122b sunt astfel mascarate printre exoplanetele uriașe și este necesară grija pentru a le diferenția de verii lor planetari. Descoperirea unor astfel de stele mici se poate face numai cu măsurători spectrale de înaltă rezoluție spectrală cu cele mai mari telescoape. Există mai multe lucrări pentru telescopul foarte mare!
Mai multe informatii
Informațiile conținute în acest comunicat de presă se bazează pe un articol de cercetare care va apărea imediat după o scrisoare către editor în revista de cercetare „Astronomy & Astrophysics” („O stea tranzitorie de dimensiuni planetare în jurul OGLE-TR-122”) de F. Pont și colab.). Lucrarea este disponibilă în format PDF pe site-ul A&A.
notițe
[1]: Piticele brune sau „stelele eșuate” sunt obiecte de până la 75 de ori mai masive decât Jupiter. Sunt prea mici pentru ca procesele majore de fuziune nucleară să se aprindă în interiorul său.
[2]: Raza unei planete de dimensiunea Jupiter este de aproximativ 10 ori mai mică decât cea a unei stele de tip solar, adică acoperă aproximativ 1/100 din suprafața stelei și, prin urmare, blochează aproximativ 1% din lumina stelară. în timpul tranzitului.
[3]: Echipa este formată din Fr. Dc ric Pont, Michel Mayor, Didier Queloz și St-Phane Udry din Observatorul de la Geneva din Elveția, Claudio Melo din ESO-Chile, Franța Bouchy la Observatoire Astronomique Marseille Provence în Franța , și Nuno Santos de la Observatorul astronomic de la Lisabona, Portugalia.
[4]: Aceasta înseamnă măsurarea unei viteze de 180 km / h. Prin comparație, mișcarea Soarelui indusă de Jupiter este de aproximativ 13 m / s sau 47 km / h. Această mișcare este proporțională cu masa planetei și invers proporțională cu rădăcina pătrată a distanței sale de stea.
[5]: Pentru o stea normală ca Soarele a cărei materie se comportă ca un gaz perfect, dimensiunea stelară este proporțională cu masa. Cu toate acestea, pentru stelele cu masă scăzută, efectele cuantice devin importante, iar materia stelară devine „degenerată”, rezistând la compresie mult mai mult decât un gaz perfect. Pentru obiectele cu o masă sub 75 de ori mai mare decât Jupiter, adică pitici bruni, materia este degenerată complet, iar mărimea lor nu depinde de masă.
[6]: Rețineți că un obiect de tranziție îndepărtat - stea sau planetă - va produce întotdeauna o luminozitate „scufundată”, oricât de luminoasă este ea însăși. Înainte și după tranzit, luminozitatea înregistrată este egală cu suma luminozității stelei centrale și a obiectului orbitant. În timpul tranzitului, luminozitatea înregistrată este această sumă minus lumina emisă de acea parte a stelei centrale care este întunecată.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
