Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã xác định chính xác bán kính và khối lượng của ngôi sao đốt cháy lõi nhỏ nhất được biết đến cho đến nay.
Các quan sát được thực hiện vào tháng 3 năm 2004 với máy quang phổ đa sợi FLAMES trên kính viễn vọng VLT Kueyen 8.2 m tại Đài quan sát Paranal ESO (Chile). Chúng là một phần của một chương trình lớn nhằm đo vận tốc xuyên tâm chính xác cho sáu mươi sao mà độ sáng tạm thời đã được phát hiện trong cuộc khảo sát OGLE.
Các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng việc nhìn thấy trong đường cong ánh sáng của ngôi sao được gọi là OGLE-TR-122 là do một người bạn sao rất nhỏ, làm lu mờ ngôi sao giống như mặt trời này cứ sau 7,3 ngày.
Người bạn đồng hành này nặng hơn 96 lần so với hành tinh Sao Mộc nhưng chỉ lớn hơn 16%. Đây là lần đầu tiên các quan sát trực tiếp chứng minh rằng các ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn 1/10 khối lượng mặt trời có kích thước gần bằng các hành tinh khổng lồ. Thực tế này rõ ràng sẽ phải được tính đến trong quá trình tìm kiếm hiện tại để chuyển ngoại hành tinh.
Ngoài ra, các quan sát với Kính thiên văn rất lớn đã dẫn đến việc phát hiện ra bảy nhị phân che khuất mới, chứa chấp những ngôi sao có khối lượng dưới một phần ba khối lượng Mặt trời, một vận may thực sự cho các nhà thiên văn học.
Khảo sát OGLE
Khi một hành tinh tình cờ đi qua phía trước ngôi sao mẹ của nó (nhìn từ Trái đất), nó chặn một phần nhỏ ánh sáng Ngôi sao từ tầm nhìn của chúng ta [1].
Những hành tinh quá cảnh của người Viking này rất được quan tâm vì chúng cho phép các nhà thiên văn học đo lường một cách độc đáo khối lượng và bán kính của các ngoại hành tinh. Do đó, một số khảo sát đang được tiến hành nhằm tìm kiếm những chữ ký mờ nhạt của các thế giới khác.
Một trong những chương trình này là khảo sát OGLE ban đầu được phát minh để phát hiện các sự kiện vi điều khiển bằng cách theo dõi độ sáng của một số lượng rất lớn các ngôi sao trong khoảng thời gian kéo dài. Trong những năm qua, nó cũng bao gồm một cuộc tìm kiếm định kỳ, rất nông, trong sự sáng chói của các ngôi sao, gây ra bởi sự di chuyển thường xuyên của các vật thể có quỹ đạo nhỏ (sao nhỏ, sao lùn nâu [2] hoặc các hành tinh có kích thước sao Mộc). Kể từ đó, nhóm OGLE đã công bố 177 ứng cử viên quá cảnh hành tinh, từ cuộc khảo sát của họ về hàng trăm nghìn ngôi sao trên ba vùng trời phía nam, một hướng về Trung tâm Thiên hà, một khác trong chòm sao Carina và thứ ba trong chòm sao Centaurus / Musca.
Tuy nhiên, bản chất của vật thể chuyển tiếp chỉ có thể được thiết lập bằng các quan sát vận tốc hướng tâm tiếp theo của ngôi sao mẹ. Kích thước của các biến thể vận tốc (biên độ) có liên quan trực tiếp đến khối lượng của vật thể đồng hành và do đó cho phép phân biệt giữa các ngôi sao và các hành tinh là nguyên nhân của độ sáng quan sát.
Một Bonanza của các ngôi sao có khối lượng thấp
Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [3] đã sử dụng kính viễn vọng VLT Kueyen dài 8.2 m cho công trình này. Thu lợi nhuận từ khả năng ghép kênh của cơ sở FLAMES / UVES cho phép thu được quang phổ độ phân giải cao của tối đa 8 đối tượng, họ đã xem xét 60 ngôi sao ứng cử viên OGLE, đo vận tốc hướng tâm của chúng với độ chính xác khoảng 50 m / s [ 4].
Chương trình đầy tham vọng này cho đến nay đã dẫn đến việc phát hiện ra năm ngoại hành tinh mới (xem, ví dụ, ESO PR 11/04 để công bố hai trong số đó).
Hầu hết các ứng cử viên quá cảnh khác được xác định bởi OGLE hóa ra là các nhị phân che khuất, nghĩa là, trong hầu hết các trường hợp, các ngôi sao nhỏ và có khối lượng thấp đi qua trước một ngôi sao giống như mặt trời. Sự giàu có của dữ liệu về các ngôi sao nhỏ và ánh sáng này là một vận may thực sự cho các nhà thiên văn học.
Hạn chế mối quan hệ giữa khối lượng và bán kính
Các ngôi sao có khối lượng thấp là những vật thể đặc biệt thú vị, cũng bởi vì các điều kiện vật lý trong nội thất của chúng có nhiều điểm tương đồng với các hành tinh khổng lồ, như Sao Mộc trong hệ mặt trời của chúng ta. Hơn nữa, việc xác định kích thước của các ngôi sao nhỏ nhất cung cấp thông tin gián tiếp, quan trọng về hành vi của vật chất trong điều kiện khắc nghiệt [5].
Cho đến gần đây, rất ít quan sát đã được thực hiện và ít được biết về các ngôi sao có khối lượng thấp. Tại thời điểm này, các giá trị chính xác của bán kính chỉ được biết đến với bốn ngôi sao có khối lượng nhỏ hơn một phần ba khối lượng Mặt trời (xem ESO PR 22/02 cho các phép đo được thực hiện với Giao thoa kế Kính viễn vọng Rất lớn) và không có gì cả cho khối lượng dưới một phần tám của một khối lượng mặt trời.
Tình trạng này hiện đang thay đổi đáng kể. Thật vậy, các quan sát với Kính thiên văn Rất lớn cho đến nay đã dẫn đến việc phát hiện ra bảy nhị phân che khuất mới, chứa chấp những ngôi sao có khối lượng dưới một phần ba khối lượng Mặt trời.
Do đó, bộ quan sát mới này gần như tăng gấp ba số lượng sao có khối lượng thấp mà bán kính và khối lượng chính xác được biết đến. Và thậm chí tốt hơn - một trong những ngôi sao này hóa ra là nhỏ nhất được biết đến!
Ngôi sao kích thước hành tinh
Gnome sao mới được tìm thấy là bạn đồng hành của OGLE-TR-122, một ngôi sao khá xa trong thiên hà Milky Way, được nhìn thấy theo hướng của chòm sao phương nam Carina.
Chương trình OGLE tiết lộ rằng OGLE-TR-122 giảm độ sáng 1,5 phần trăm cứ sau 7 ngày 6 giờ và 27 phút, mỗi lần kéo dài chỉ hơn 3 giờ (khoảng 188 phút). Các phép đo FLAMES / UVES, được thực hiện trong 6 đêm vào tháng 3 năm 2004, cho thấy các biến thể vận tốc hướng tâm của thời kỳ này với biên độ khoảng 20 km / s. Đây là chữ ký rõ ràng của một ngôi sao có khối lượng rất thấp, gần với giới hạn đốt cháy Hydrogen, quay quanh OGLE-TR-122. Người bạn đồng hành này đã nhận được tên OGLE-TR-122b.
Như Fran Bouchy của Đài thiên văn học Observatoire Marseille Provence (Pháp) giải thích: Kết hợp với thông tin do OGLE thu thập, dữ liệu quang phổ của chúng tôi cho phép chúng tôi xác định bản chất của ngôi sao lớn hơn trong hệ thống, dường như là mặt trời- giống".
Thông tin này sau đó có thể được sử dụng để xác định khối lượng và bán kính của đồng hành OGLE-TR-122b nhỏ hơn nhiều. Thật vậy, độ sâu (giảm độ sáng) của quá cảnh đưa ra ước tính trực tiếp về tỷ lệ giữa bán kính của hai ngôi sao và quỹ đạo quang phổ cung cấp một giá trị duy nhất về khối lượng của bạn đồng hành, khi biết khối lượng của ngôi sao lớn hơn .
Các nhà thiên văn học thấy rằng OGLE-TR-122b nặng bằng một phần mười khối lượng của Mặt trời và có đường kính chỉ bằng một phần tám so với mặt trời. Do đó, mặc dù ngôi sao vẫn to gấp 96 lần Sao Mộc, nhưng nó chỉ lớn hơn hành tinh khổng lồ này 16%!
Một ngôi sao dày đặc
Tưởng tượng rằng bạn thêm 95 lần khối lượng của nó vào Sao Mộc và tuy nhiên kết thúc với một ngôi sao chỉ lớn hơn một chút, gợi ý Claudio Melo từ ESO và thành viên của nhóm các nhà thiên văn học thực hiện nghiên cứu. Vật thể chỉ co lại để nhường chỗ cho vật chất bổ sung, ngày càng dày đặc hơn.
Mật độ của một ngôi sao như vậy gấp hơn 50 lần mật độ của Mặt trời.
Kết quả này cho thấy sự tồn tại của những ngôi sao trông nổi bật như các hành tinh, thậm chí từ gần bởi, đã nhấn mạnh Frederic Pont của Đài thiên văn Geneva (Thụy Sĩ). Thật kỳ lạ khi tưởng tượng rằng ngay cả khi chúng ta nhận được hình ảnh từ một tàu thăm dò không gian trong tương lai tiếp cận một vật thể như vậy ở cự ly gần, nó sẽ dễ dàng nhận ra đó là một ngôi sao hay một hành tinh?
Như tất cả các ngôi sao, OGLE-TR-122b tạo ra năng lượng thực sự trong nội thất của nó bằng các phản ứng hạt nhân. Tuy nhiên, vì khối lượng thấp, sản xuất năng lượng bên trong này rất nhỏ, đặc biệt là so với năng lượng được tạo ra bởi ngôi sao đồng hành giống như mặt trời của nó.
Không kém phần nổi bật là thực tế là các ngoại hành tinh quay quanh rất gần với ngôi sao chủ của chúng, cái gọi là Sao nóng Jupiter, có bán kính có thể lớn hơn ngôi sao mới tìm thấy. Bán kính của exoplanet HD209458b, ví dụ, lớn hơn khoảng 30% so với Sao Mộc. Do đó, nó lớn hơn OGLE-TR-122b!
Masqueraders
Khám phá này cũng có ý nghĩa sâu sắc đối với việc tìm kiếm các ngoại hành tinh đang diễn ra. Những quan sát này chứng minh rõ ràng rằng một số vật thể sao có thể tạo ra chính xác các tín hiệu trắc quang (thay đổi độ sáng) giống như các hành tinh giống sao Mộc [6]. Hơn nữa, nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng những ngôi sao như vậy không phải là hiếm.
Do đó, những ngôi sao như OGLE-TR-122b là những kẻ giả mạo trong số các ngoại hành tinh khổng lồ và sự chăm sóc ngoài cùng là cần thiết để phân biệt chúng với anh em họ hành tinh của chúng. Khám phá những ngôi sao nhỏ như vậy chỉ có thể được thực hiện bằng các phép đo phổ có độ phân giải cao tiếp theo với các kính thiên văn lớn nhất. Có nhiều công việc phía trước cho Kính thiên văn rất lớn!
Thêm thông tin
Thông tin trong thông cáo báo chí này dựa trên một bài báo nghiên cứu sẽ sớm xuất hiện dưới dạng Thư gửi Biên tập viên trong tạp chí nghiên cứu hàng đầu, Astr Astryy & Astrophysics, (Một ngôi sao chuyển tiếp có kích cỡ hành tinh quanh OGLE-TR-122, bởi F. Pont và cộng sự). Bài viết có sẵn ở định dạng PDF trên trang web A & A.
Ghi chú
[1]: Sao lùn nâu, hay ngôi sao thất bại, là những vật thể có khối lượng lớn gấp 75 lần so với sao Mộc. Chúng quá nhỏ để các quá trình tổng hợp hạt nhân lớn bị đốt cháy trong phần bên trong của nó.
[2]: Bán kính của một hành tinh có kích thước sao Mộc nhỏ hơn khoảng 10 lần so với ngôi sao kiểu mặt trời, tức là nó chiếm khoảng 1/100 bề mặt của ngôi sao đó và do đó nó chặn khoảng 1% ánh sáng của sao Trong quá trình vận chuyển.
[3]: Nhóm nghiên cứu gồm có Pont, Michel Mayor, Didier Queloz và St và Nuno Santos của Đài quan sát thiên văn Lisbon, Bồ Đào Nha.
[4]: Điều này giúp đo tốc độ 180 km / h. Để so sánh, chuyển động của Mặt trời do Sao Mộc gây ra là khoảng 13 m / s hoặc 47 km / h. Chuyển động này tỷ lệ thuận với khối lượng của hành tinh và tỷ lệ nghịch với căn bậc hai khoảng cách của nó với ngôi sao.
[5]: Đối với một ngôi sao bình thường như Mặt trời có vật chất hoạt động như một loại khí hoàn hảo, kích thước sao sẽ tỷ lệ thuận với khối lượng. Tuy nhiên, đối với các ngôi sao có khối lượng thấp, các hiệu ứng lượng tử trở nên quan trọng và vật chất sao trở thành sự thoái hóa của Hồi giáo, chống lại sự nén nhiều hơn là một loại khí hoàn hảo. Đối với các vật thể có khối lượng dưới 75 lần khối lượng Sao Mộc, tức là sao lùn nâu, vật chất bị thoái hóa hoàn toàn và kích thước của chúng không phụ thuộc vào khối lượng.
[6]: Lưu ý rằng một vật thể chuyển động ở xa - ngôi sao hoặc hành tinh - sẽ luôn tạo ra độ sáng sáng nhúng Dip, tuy nhiên chính nó sáng. Trước và sau khi truyền, độ sáng được ghi bằng tổng độ sáng của ngôi sao trung tâm và của vật thể quay quanh. Trong quá trình vận chuyển, độ sáng được ghi lại là tổng này trừ đi ánh sáng phát ra từ phần đó của ngôi sao trung tâm bị che khuất.
Nguồn gốc: ESO News Release
