Tín dụng hình ảnh: ESO
Sử dụng Kính viễn vọng rất lớn của ESO tại Paranal và một bộ kính viễn vọng trên mặt đất và không gian trong một nghiên cứu kéo dài bốn năm, một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã lần đầu tiên đo được khối lượng của một ngôi sao cực kỳ mát mẻ và sao lùn nâu đồng hành của nó . Hai ngôi sao tạo thành một hệ nhị phân và quay quanh nhau trong khoảng 10 năm.
Nhóm nghiên cứu đã thu được hình ảnh cận hồng ngoại độ phân giải cao; trên mặt đất, họ đã đánh bại hiệu ứng làm mờ của bầu khí quyển trên mặt đất bằng các kỹ thuật quang học thích nghi. Bằng cách xác định chính xác quỹ đạo chiếu trên bầu trời, các nhà thiên văn học đã có thể đo được tổng khối lượng của các ngôi sao. Dữ liệu bổ sung và so sánh với các mô hình sao sau đó mang lại khối lượng của từng thành phần.
Nặng hơn của hai ngôi sao có khối lượng khoảng 8,5% khối lượng Mặt trời và người bạn lùn nâu của nó thậm chí còn nhẹ hơn, chỉ bằng 6% khối lượng mặt trời. Cả hai đối tượng đều tương đối trẻ với độ tuổi khoảng 500-1.000 triệu năm.
Những quan sát này thể hiện một bước quyết định đối với việc hiệu chuẩn vẫn còn thiếu của các mô hình tiến hóa sao cho các ngôi sao có khối lượng rất thấp.
Số điện thoại sao
Mặc dù các nhà thiên văn học đã tìm thấy vài trăm ngôi sao có khối lượng rất thấp và sao lùn nâu, nhưng các tính chất cơ bản của các vật thể cực đoan này, như khối lượng và nhiệt độ bề mặt, vẫn chưa được biết đến. Trong vườn thú vũ trụ, những ngôi sao cực kỳ mát mẻ này đại diện cho một lớp các vật thể trung gian giữa các hành tinh khổng lồ giữa các hành tinh khổng lồ - như Sao Mộc - và các ngôi sao bình thường có kích thước nhỏ hơn Mặt trời của chúng ta và do đó hiểu rõ chúng là rất quan trọng đối với lĩnh vực vật lý thiên văn sao .
Vấn đề với những ngôi sao cực kỳ mát mẻ này là trái ngược với những ngôi sao bình thường đốt cháy hydro trong lõi trung tâm của chúng, không có mối liên hệ độc đáo nào tồn tại giữa độ sáng của ngôi sao và khối lượng của nó. Thật vậy, độ sáng và nhiệt độ bề mặt của các ngôi sao lùn cực mát phụ thuộc cả vào tuổi và khối lượng của chúng. Do đó, một ngôi sao lùn cực kỳ mát mẻ, có phần to lớn hơn có thể có nhiệt độ chính xác tương đương với một người trẻ hơn, ít đồ sộ hơn.
Do đó, mục tiêu cơ bản của vật lý thiên văn hiện đại là thu được độc lập khối lượng của một ngôi sao lùn cực kỳ mát mẻ. Điều này về nguyên tắc có thể bằng cách nghiên cứu các đối tượng như vậy là thành viên trong một hệ thống nhị phân.
Đây chính xác là những gì một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế đã thực hiện trong một nghiên cứu kéo dài bốn năm về một hệ sao sao nhị phân với một ngôi sao lùn cực kỳ mát mẻ, sử dụng rất nhiều thiết bị kính viễn vọng hàng đầu, bao gồm Kính viễn vọng rất lớn của ESO, cũng như Keck Tôi và Gemini North ở Hawaii và Kính viễn vọng Không gian Hubble. Hệ thống này - với tên số điện thoại là 2MASSW J0746425 + 2000321 - được đặt ở khoảng cách 40 năm ánh sáng.
Các nhà thiên văn học đã sử dụng hình ảnh có độ phân giải góc cao để nhìn thấy cả hai ngôi sao trong hệ nhị phân và để đo chuyển động của chúng trong khoảng thời gian bốn năm. Tuy nhiên, điều này nói dễ hơn làm, vì khoảng cách trên bầu trời giữa hai ngôi sao khá nhỏ: giữa 0,13 đến 0,22 arcsec. Điều này tương ứng với kích thước của đồng xu 1 Euro, được nhìn thấy ở khoảng cách khoảng 25 km.
Sự phân tách này quá nhỏ đến mức người ta thường không thể phân biệt được hai ngôi sao do hiệu ứng làm mờ của nhiễu loạn khí quyển (nhà vua nhìn thấy). Do đó, cần phải sử dụng kỹ thuật quang học thích ứng. Phương pháp tuyệt vời này dựa trên việc đo lường chất lượng hình ảnh trong thời gian thực và gửi tín hiệu hiệu chỉnh tương ứng lên đến 100 lần mỗi giây đến một gương biến dạng nhỏ, nằm ở phía trước máy dò. Khi gương liên tục thay đổi hình dạng của nó, hiệu ứng nhiễu loạn của nhiễu loạn được trung hòa. Được áp dụng tại VLT, kỹ thuật này đã tạo ra hình ảnh sắc nét hơn ít nhất mười lần so với hình ảnh nhìn thấy và do đó hiển thị nhiều chi tiết hơn trong các đối tượng được quan sát.
Tại Kính thiên văn rất lớn, các nhà thiên văn học đã sử dụng thiết bị quang học thích ứng tối tân NACO. Nói Herv? Bouy, tác giả chính của bài báo trình bày kết quả được mô tả ở đây: N NACO cung cấp khả năng hoạt động trong vùng hồng ngoại và do đó rất phù hợp để nghiên cứu các ngôi sao cực mát, phát ra hầu hết ánh sáng của chúng trong phạm vi bước sóng này. Với sự kết hợp giữa hiệu quả cao của NACO và VLT và điều kiện khí quyển tuyệt vời đang tồn tại ở Paranal, chúng tôi đã có thể thu được hình ảnh rất sắc nét của hệ thống sao nhị phân này, gần như là kính viễn vọng được đặt trong không gian.
Siêu mát và ăn kiêng
Trong suốt bốn năm nghiên cứu của họ, bảy vị trí tương đối khác nhau của hai thành phần của hệ nhị phân đã được đo và Herv? Bouy và đồng nghiệp của mình đã có thể xác định với độ chính xác tốt các quỹ đạo sao. Họ phát hiện ra rằng hai ngôi sao xoay quanh nhau cứ sau 10 năm và khoảng cách vật lý của chúng chỉ bằng 2,5 lần khoảng cách Trái đất với Mặt trời - như các nhà thiên văn học nói, 2,5 Đơn vị Thiên văn. Sử dụng luật Kepler, sau đó đơn giản để lấy tổng khối lượng của hệ thống. Giá trị thu được nhỏ hơn 15% khối lượng của Mặt trời.
Sau đó, các nhà thiên văn học đã sử dụng dữ liệu trắc quang của từng ngôi sao thu được trong một số dải sóng, cũng như quang phổ thu được bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble để nghiên cứu chi tiết hơn về hai vật thể. Sử dụng các mô hình sao mới nhất của nhóm Ecole Normale Sup? Rieure de Lyon, họ thấy rằng cả hai ngôi sao có nhiệt độ bề mặt gần như nhau, khoảng 1500 ° C (1800 K). Đối với một ngôi sao, điều này thực sự cực kỳ mát mẻ - nếu so sánh, nhiệt độ bề mặt của Mặt trời cao hơn gấp ba lần.
Sử dụng các mô hình lý thuyết, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng hai ngôi sao còn khá trẻ (về mặt vật lý thiên văn) - tuổi của chúng chỉ trong khoảng từ 500 đến 1.000 triệu năm. Khối lượng lớn hơn của cả hai có khối lượng từ 7,5 đến 9,5% khối lượng Mặt trời, trong khi bạn đồng hành của nó có khối lượng từ 5 đến 7% khối lượng mặt trời.
Các vật thể nặng ít hơn khoảng 7% Mặt trời của chúng ta có tên gọi khác nhau là Lùn nâu Brown, Ngôi sao thất bại Ngôi sao hay Trò chơi Siêu hành tinh. Thật vậy, vì chúng không tạo ra năng lượng bền vững bằng các phản ứng hạt nhân nhiệt trong phần bên trong của chúng, nhiều tính chất của chúng tương tự như các hành tinh khí khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta như Sao Mộc, so với các ngôi sao như Mặt trời.
Do đó, hệ thống 2MASSW J0746425 + 2000321 dường như được tạo thành từ một sao lùn nâu quay quanh một ngôi sao lùn cực kỳ mát mẻ hơn một chút. Đó là một viên đá Rosetta thật sự trong lĩnh vực mới của vật lý thiên văn khối lượng thấp và các nghiên cứu sâu hơn chắc chắn sẽ cung cấp nhiều thông tin có giá trị hơn về các vật thể này trong vùng chuyển tiếp giữa các ngôi sao và các hành tinh.
Nguồn gốc: ESO News Release
