Một bài nghiên cứu của một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [2] cung cấp các lập luận hợp lý có lợi, nhưng câu trả lời dứt khoát hiện đang chờ các quan sát tiếp theo.
Nhiều lần trong những năm qua, hình ảnh thiên văn cho thấy những vật thể mờ nhạt, nhìn thấy gần những ngôi sao sáng hơn nhiều. Một số trong số này được cho là của những hành tinh ngoài quỹ đạo, nhưng sau khi nghiên cứu sâu hơn, không ai trong số họ có thể đứng vững trước thử nghiệm thực sự. Một số hóa ra là bạn đồng hành mờ nhạt, số khác là những ngôi sao nền hoàn toàn không liên quan. Điều này cũng có thể khác nhau.
Vào tháng Tư năm nay, nhóm các nhà thiên văn học châu Âu và châu Mỹ đã phát hiện một điểm sáng mờ và rất đỏ rất gần (ở khoảng cách 0,8 arcsec) một vật thể lùn nâu, được chỉ định là 2MASSWJ1207334-393254. Còn được gọi là Hồi 2M1207, đây là một ngôi sao thất bại, tức là một cơ thể quá nhỏ để các quá trình tổng hợp hạt nhân lớn đã bốc cháy trong nội địa của nó và bây giờ tạo ra năng lượng bằng sự co lại. Nó là một thành viên của hiệp hội sao TW Hydrae nằm ở khoảng cách khoảng 230 năm ánh sáng. Phát hiện này được thực hiện với cơ sở NACO hỗ trợ quang học thích nghi [3] tại kính viễn vọng YTun 8.2 m tại Đài quan sát Paranal ESO (Chile).
Vật thể yếu hơn mờ hơn 100 lần so với 2M1207 và phổ hồng ngoại của nó đã thu được với những nỗ lực lớn vào tháng 6 năm 2004 bởi NACO, ở giới hạn kỹ thuật của cơ sở mạnh mẽ. Phổ này cho thấy chữ ký của các phân tử nước và xác nhận rằng vật thể phải tương đối nhỏ và nhẹ.
Không có quan sát nào có thể mâu thuẫn rằng nó có thể là một ngoại hành tinh trên quỹ đạo khoảng 2M1207. Có tính đến màu hồng ngoại và dữ liệu quang phổ, các tính toán mô hình tiến hóa chỉ ra một hành tinh có khối lượng 5 sao Mộc trên quỹ đạo khoảng 2M1207. Tuy nhiên, họ vẫn chưa cho phép một quyết định rõ ràng về bản chất thực sự của đối tượng hấp dẫn này. Do đó, các nhà thiên văn học gọi nó là Người đồng hành cùng Ứng viên Hành tinh Khổng lồ (GPCC) [4].
Các quan sát bây giờ sẽ được thực hiện để xác định xem liệu chuyển động trên bầu trời của GPCC có tương thích với hành tinh quay quanh 2M1207 hay không. Điều này sẽ trở nên rõ ràng trong vòng 1-2 năm nhiều nhất.
Chỉ là một đốm sáng
Từ năm 1998, một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu và châu Mỹ [2] đang nghiên cứu môi trường của các hiệp hội sao trẻ, gần đó, một nhóm các ngôi sao lớn chủ yếu là các ngôi sao trẻ và các đám mây bụi và khí mà chúng được hình thành gần đây.
Các ngôi sao trong các hiệp hội này là mục tiêu lý tưởng để chụp ảnh trực tiếp các bạn đồng hành dưới sao (hành tinh hoặc các vật thể lùn nâu). Nhà lãnh đạo của nhóm, nhà thiên văn học ESO Gael Chauvin lưu ý rằng bất kể bản chất của chúng là gì, các vật thể dưới sao nóng hơn và sáng hơn khi còn trẻ - hàng chục triệu năm - và do đó có thể dễ dàng phát hiện hơn các vật thể cũ có khối lượng tương tự.
Nhóm nghiên cứu đặc biệt tập trung vào nghiên cứu của Hiệp hội TW Hydrae. Nó nằm ở hướng của chòm sao Hydra (Con rắn nước) nằm sâu dưới bầu trời phía nam, ở khoảng cách khoảng 230 năm ánh sáng. Để làm điều này, họ đã sử dụng cơ sở NACO [3] tại kính viễn vọng VLT Yepun 8.2 m, một trong bốn kính viễn vọng khổng lồ tại Đài quan sát Paranal ESO ở miền bắc Chile. Thiết bị quang học thích ứng (AO) khắc phục sự biến dạng gây ra bởi nhiễu loạn khí quyển, tạo ra hình ảnh cận hồng ngoại cực kỳ sắc nét. Cảm biến mặt sóng hồng ngoại là một thành phần thiết yếu của hệ thống AO cho sự thành công của những quan sát này. Thiết bị độc đáo này cảm nhận được sự biến dạng của hình ảnh cận hồng ngoại, tức là trong vùng bước sóng nơi các vật thể như 2M1207 (xem bên dưới) sáng hơn nhiều so với trong phạm vi nhìn thấy.
Hiệp hội TW Hydrae chứa một ngôi sao với người bạn lùn nâu quay quanh, gấp khoảng 20 lần khối lượng Sao Mộc và bốn ngôi sao được bao quanh bởi các đĩa hành tinh nguyên sinh bụi bặm. Các vật thể của sao lùn nâu là những ngôi sao thất bại, tức là các cơ thể quá nhỏ để các quá trình hạt nhân bắt lửa trong nội thất của chúng và hiện đang tạo ra năng lượng bằng sự co lại. Chúng phát ra gần như không có ánh sáng nhìn thấy. Giống như Mặt trời và các hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời, chúng có thành phần chủ yếu là khí hydro, có lẽ với các vành đai mây xoáy.
Trên một loạt các phơi sáng được thực hiện qua các bộ lọc quang học khác nhau, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một đốm sáng nhỏ màu đỏ, chỉ 0,8 arcsec từ vật thể lùn nâu của Hiệp hội TW Hydrae 2MASSWJ1207334-393254, hoặc chỉ là 2M1207. Ảnh PR 26a / 04. Hình ảnh yếu hơn mờ hơn 100 lần so với 2M1207. Gael Chauvin nói, nếu những hình ảnh này có được mà không có quang học thích nghi, thì vật thể đó sẽ không được nhìn thấy.
Barshe Dumas, một thành viên khác của nhóm, rất nhiệt tình: Hồi cảm giác hồi hộp khi nhìn thấy nguồn ánh sáng mờ nhạt này trong thời gian thực trên màn hình nhạc cụ là không thể tin được. Mặc dù nó chắc chắn lớn hơn nhiều so với một vật thể có kích thước trên mặt đất, nhưng có một cảm giác kỳ lạ rằng nó thực sự có thể là hệ thống hành tinh đầu tiên vượt ra ngoài hình ảnh của chúng ta.
Exoplanet hay lùn nâu?
Bản chất của vật thể mờ nhạt này [4] là gì? Nó có thể là một ngoại hành tinh trên quỹ đạo xung quanh vật thể lùn nâu trẻ đó ở khoảng cách dự kiến khoảng 8.250 triệu km (khoảng gấp đôi khoảng cách giữa Mặt trời và Sao Hải Vương)?
Nếu một người bạn đồng hành của 2M1207 thực sự là một hành tinh, thì đây sẽ là lần đầu tiên một hành tinh ngoại bị ràng buộc về lực hấp dẫn được chụp xung quanh một ngôi sao hoặc một ngôi sao lùn nâu, ông Benjamin Zuckerman của UCLA, một thành viên của nhóm và cũng là Astrobiology của NASA Học viện.
Sử dụng quang phổ độ phân giải góc cao với cơ sở NACO, nhóm nghiên cứu đã xác nhận trạng thái dưới lòng đất của vật thể này - hiện được gọi là Đồng hành ứng cử viên hành tinh khổng lồ (GPCC) - bằng cách xác định sự hấp thụ dải nước rộng trong bầu khí quyển của nó, cf . Ảnh PR 26b / 04.
Quang phổ của một hành tinh trẻ và nóng - như GPCC có thể - sẽ có những điểm tương đồng mạnh mẽ với một vật thể lớn hơn và to hơn như sao lùn nâu. Tuy nhiên, khi nó nguội đi sau vài chục triệu năm, một vật thể như vậy sẽ hiển thị chữ ký quang phổ của một hành tinh khí khổng lồ giống như những người trong hệ mặt trời của chúng ta.
Mặc dù quang phổ của GPCC khá ồn ào vì sự mờ nhạt của nó, nhóm nghiên cứu đã có thể gán cho nó một đặc tính quang phổ loại trừ khả năng nhiễm bẩn bởi các vật thể ngoài thiên hà hoặc các ngôi sao lạnh loại muộn có dư hồng ngoại bất thường, nằm ngoài lùn nâu.
Sau khi nghiên cứu rất cẩn thận về tất cả các lựa chọn, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng, mặc dù điều này là không thể thống kê được, nhưng khả năng vật thể này có thể là một ngôi sao cũ và to hơn, tiền cảnh hoặc hậu cảnh, sao lùn nâu mát mẻ không thể được loại trừ hoàn toàn. Các phân tích chi tiết liên quan có sẵn trong tài liệu nghiên cứu kết quả đã được chấp nhận để công bố trên tạp chí Châu Âu Astronomy & Astrophysics (xem bên dưới).
Hàm ý
Sao lùn nâu 2M1207 có khối lượng sao Mộc gấp khoảng 25 lần và do đó nhẹ hơn khoảng 42 lần so với Mặt trời. Là một thành viên của Hiệp hội TW Hydrae, nó khoảng tám triệu năm tuổi.
Bởi vì hệ mặt trời của chúng ta đã 4.600 triệu năm tuổi, không có cách nào để đo trực tiếp Trái đất và các hành tinh khác hình thành trong hàng chục triệu năm đầu tiên sau khi Mặt trời hình thành. Nhưng, nếu các nhà thiên văn học có thể nghiên cứu vùng lân cận của các ngôi sao trẻ mới chỉ hàng chục triệu năm tuổi, thì bằng cách chứng kiến một loạt các hệ hành tinh đang hình thành, họ sẽ có thể hiểu chính xác hơn về nguồn gốc xa xôi của chúng ta.
Anne-Marie Lagrange, một thành viên của nhóm từ Đài thiên văn Grenoble (Pháp), nhìn về tương lai: Khám phá của chúng tôi là bước đầu tiên hướng tới mở ra một lĩnh vực hoàn toàn mới trong vật lý thiên văn: nghiên cứu hình ảnh và quang phổ của các hệ hành tinh. Những nghiên cứu như vậy sẽ cho phép các nhà thiên văn học mô tả cấu trúc vật lý và thành phần hóa học của những hành tinh khổng lồ và cuối cùng, giống như trên mặt đất.
Quan sát tiếp theo
Có tính đến màu hồng ngoại và dữ liệu quang phổ có sẵn cho GPCC, các tính toán mô hình tiến hóa chỉ ra một hành tinh có khối lượng 5 sao Mộc, cách xa 2M1207 khoảng 55 lần so với Trái đất từ Mặt trời (55 AU). Nhiệt độ bề mặt dường như nóng hơn khoảng 10 lần so với Sao Mộc, khoảng 1000? C; điều này được giải thích một cách dễ dàng bởi lượng năng lượng phải được giải phóng trong tốc độ co rút hiện tại của vật thể trẻ này (thực sự, hành tinh khổng lồ già hơn nhiều tuổi vẫn đang sản xuất năng lượng trong phần bên trong của nó).
Các nhà thiên văn học bây giờ sẽ tiếp tục nghiên cứu của họ để xác nhận hoặc từ chối cho dù họ thực sự đã phát hiện ra một hành tinh ngoại. Trong vài năm tới, họ hy vọng sẽ thành lập ngoài sự nghi ngờ liệu vật thể có thực sự là một hành tinh trên quỹ đạo quanh sao lùn nâu 2M1207 hay không bằng cách xem hai vật thể di chuyển trong không gian và tìm hiểu xem chúng có di chuyển cùng nhau hay không. Họ cũng sẽ đo độ sáng của GPCC ở nhiều bước sóng và có thể thử quan sát quang phổ nhiều hơn.
Không còn nghi ngờ gì nữa, các chương trình trong tương lai để chụp ảnh ngoại hành tinh xung quanh các ngôi sao gần đó, từ mặt đất với kính viễn vọng cực lớn được trang bị quang học thích nghi được thiết kế đặc biệt hoặc từ không gian với kính viễn vọng tìm hành tinh đặc biệt, sẽ thu được lợi nhuận lớn từ những thành tựu công nghệ hiện tại.
Thêm thông tin
Các kết quả được trình bày trong Thông cáo báo chí ESO này dựa trên một tài liệu nghiên cứu (Ứng cử viên hành tinh khổng lồ gần một chú lùn nâu trẻ của G. Chauvin và cộng sự) đã được chấp nhận để xuất bản và sẽ sớm xuất hiện trên tạp chí nghiên cứu hàng đầu. Thiên văn học và Vật lý thiên văn. Một bản in sẵn có ở đây.
Ghi chú
[1]: Thông cáo báo chí này được phát hành đồng thời bởi ESO và CNRS (bằng tiếng Pháp).
[2]: Nhóm bao gồm Gael Chauvin và Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange và Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Pháp), Benjamin Zuckerman và Inseok Song (UCLA, Los Angeles, Hoa Kỳ), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Pháp) và Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, Hoa Kỳ). Các thành viên người Mỹ của nhóm thừa nhận tài trợ một phần bởi Viện nghiên cứu sinh vật học NASA NASA.
[3]: Cơ sở NACO (từ Hệ thống Quang học Thích ứng NAOS / Nasmyth và Máy chụp ảnh và Quang phổ hồng ngoại CONICA / Gần hồng ngoại) tại kính viễn vọng Yepun 8.2T trên Paranal cung cấp khả năng tạo ra hình ảnh cận hồng ngoại hạn chế nhiễu xạ của các vật thể thiên văn . Nó cảm nhận được bức xạ trong vùng bước sóng này với lưỡng sắc N90C10; 90 phần trăm thông lượng được truyền đến cảm biến mặt sóng và 10 phần trăm đến camera hồng ngoại gần CONICA. Chế độ này đặc biệt hữu ích để chụp ảnh sắc nét các vật thể sao hoặc khối sao rất nhỏ và có khối lượng rất thấp. Bộ chỉnh sửa quang học thích ứng (NAOS) đã được xây dựng, theo hợp đồng ESO, bởi Office National d'Etudes et de Recherches A? Paris ở Pháp, hợp tác với ESO. Máy ảnh CONICA được chế tạo, theo hợp đồng ESO, do Tổ chức thiên văn học Max-Planck (MPIA) (Heidelberg) và Viện Max-Planck (ngoài hành tinh) ở Đức hợp tác với ESO.
[4]: Sự khác biệt giữa sao lùn nhỏ màu nâu và ngoại hành tinh là gì? Đường biên giữa hai người vẫn đang được điều tra nhưng có vẻ như một vật thể lùn nâu được hình thành giống như các ngôi sao, tức là bằng cách co lại trong một đám mây liên sao trong khi các hành tinh được hình thành trong các đĩa hoàn cảnh ổn định thông qua va chạm / bồi tụ các hành tinh hoặc đĩa sự bất ổn. Điều này ngụ ý rằng các sao lùn nâu được hình thành nhanh hơn (dưới 1 triệu năm) so với các hành tinh (~ 10 triệu năm). Một cách khác để phân tách hai loại vật thể là theo khối lượng (vì điều này cũng được thực hiện giữa sao lùn nâu và sao): các hành tinh (khổng lồ) nhẹ hơn khoảng 13 khối jupiter (khối lượng quan trọng cần thiết để đốt cháy phản ứng tổng hợp deuterium), sao lùn nâu nặng hơn Thật không may, định nghĩa đầu tiên không thể được sử dụng trong thực tế, ví dụ, khi phát hiện một người bạn đồng hành mờ nhạt như trong trường hợp hiện tại, vì các quan sát không cung cấp thông tin về cách hình thành đối tượng. Ngược lại, tiêu chí khối lượng ở trên rất hữu ích theo nghĩa là quang phổ và chiêm tinh học của một vật thể mờ, cùng với các mô hình tiến hóa thích hợp, có thể tiết lộ khối lượng và do đó bản chất của vật thể.
Nguồn gốc: ESO News Release
