Сучасні телескопи виявляють приховані світи, що обертаються навколо зірок

Астрономи об’єднали дані Gaia та GRAVITY для зображення тьмяних об’єктів поблизу яскравих зірок, що потенційно революціонізує пошук сусідніх екзопланет.

Виявити слабкі об’єкти поблизу яскравих зірок неймовірно важко. Проте, об’єднавши дані космічного телескопа Gaia ESA з наземним інструментом GRAVITY ESO, вченим вдалося саме це. Вони зафіксували перші світлові сигнали поки невидимих ​​тьмяних супутників восьми сяючих зірок. Ця техніка відкриває чудову можливість знімати зображення планет, що обертаються близько до зірок-господарів.

Ви коли-небудь пробували сфотографувати світлячка біля яскравого вуличного ліхтаря? Швидше за все, все, що ви побачите на своєму знімку, це відблиски від ліхтарного стовпа. Це та сама проблема, з якою стикаються астрономи, які переслідують слабкі маленькі зірки чи планети поруч із яскравою зіркою.

Щоб вирішити цю проблему, міжнародна група астрономів під керівництвом Томаса Вінтерхолдера, вченого з Європейської південної обсерваторії (ESO), розпочала пошук у каталозі, створеному Gaia, у якому перелічено сотні тисяч зірок, які, ймовірно, мають супутника. Хоча об’єкти-супутники недостатньо яскраві, щоб їх можна було безпосередньо побачити Gaia, їх присутність призводить до крихітних коливань на траєкторіях більш яскравих господарських зірок (див. зображення нижче), які може виміряти лише Gaia.

У каталозі зоряних орбіт Gaia команда визначила вісім зірок, на які буде націлено GRAVITY, вдосконалений інтерферометр ближнього інфрачервоного діапазону на Дуже Великому Телескопі ESO в Серро-Параналь у Чилі. GRAVITY об’єднує інфрачервоне світло від різних телескопів, щоб вловлювати дрібні деталі слабких об’єктів за допомогою техніки, яка називається інтерферометрією.

Проривні відкриття

Завдяки унікальному гострому та чутливому оку GRAVITY команда вловила світловий сигнал усіх восьми передбачуваних супутників, сім з яких були раніше невідомі. Три компаньйони є дуже маленькими та слабкими зірками, тоді як інші п’ять є коричневими карликами . Це небесні об’єкти між планетами та зірками: масивніші за найважчі планети, але легші та тьмяніші за найлегші зірки.

Один із коричневих карликів, помічених у цьому дослідженні, обертається навколо своєї головної зірки на такій же відстані, що й Земля від Сонця. Це перший випадок, коли коричневого карлика так близько до його головної зірки вдалося безпосередньо зафіксувати.

Розширене співробітництво в космічних дослідженнях

«Ми продемонстрували, що можна сфотографувати слабкого компаньйона, навіть коли він обертається дуже близько до свого яскравого носія», — пояснює Томас. «Це досягнення підкреслює чудову синергію між Gaia та GRAVITY. Тільки Gaia може ідентифікувати такі тісні системи, що містять зірку та «прихованого» компаньйона, а потім GRAVITY може взяти на себе роботу, щоб зобразити менший і тьмяніший об’єкт із безпрецедентною точністю ».

У попередньому дослідженні астрономи використовували дані Gaia та іншу наземну обсерваторію, щоб отримати зображення гігантської газової екзопланети . Ця планета обертається навколо своєї головної зірки на відстані приблизно в 17 разів більшій, ніж Земля від Сонця, утримуючи кут у небі, значно ширший, ніж типове відстань супутників, зображене GRAVITY в цьому новому результаті.

Маленькі компаньйони, отримані на основі спостережень Gaia, зазвичай лежать під крихітними кутами поділу в кілька десятків мілісекунд, що приблизно дорівнює розміру монети в один євро, якщо дивитися з відстані 100 км.

«За нашими спостереженнями, дані Gaia діють як своєрідний дороговказ, — продовжує Томас. «Частина неба, яку ми можемо побачити за допомогою GRAVITY, дуже мала, тому нам потрібно знати, де шукати. Незрівнянно точні вимірювання рухів і положення зірок Gaia необхідні для того, щоб направити наш інструмент у правильний напрямок у небі».

Команда мрії

Взаємодоповнюваність Gaia та GRAVITY виходить за рамки використання даних Gaia для планування подальших спостережень і виявлення. Об’єднавши два набори даних, вчені змогли «зважити» окремі небесні об’єкти окремо та визначити масу головної зірки та відповідного компаньйона.

GRAVITY також виміряв контраст між зіркою-компаньйоном і головною зіркою в діапазоні довжин хвиль в інфрачервоному діапазоні. У поєднанні з оцінками маси ці знання дозволили команді оцінити вік супутників. Дивно, але два з коричневих карликів виявилися менш яскравими, ніж можна було б очікувати, враховуючи їх розмір і вік. Можливим поясненням цього може бути те, що самі карлики мають ще меншого супутника.

Полювання на екзопланети

Продемонструвавши потужність ансамблю Gaia-GRAVITY, вчені тепер з нетерпінням чекають відстеження потенційних планет-супутників зірок, перелічених у каталозі Gaia.

«Здатність виявляти крихітні рухи близьких пар у небі є унікальною для місії Gaia. Наступний каталог, який стане доступним у рамках четвертого випуску даних (DR4), міститиме ще багатшу колекцію зірок із потенційно меншими компаньйонами», — зауважує Йоганнес Сальманн, науковець Gaia з ESA. «Цей результат відкриває новий шлях у пошуках планет у нашій галактиці та обіцяє нам проблиски нових далеких світів».