เครดิตรูปภาพ: ราศีเมถุน
ต้องขอบคุณระบบทัศนศาสตร์แบบปรับตัวของหอสังเกตการณ์ราศีเมถุนทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นดาวแคระน้ำตาลที่โคจรรอบดาวฤกษ์เพียงสามเท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ คู่ที่ค้นพบใหม่นี้ LHS 2397a ตั้งอยู่ห่างจากโลกเพียง 46 ปีแสงและเป็นการแยกดาวคู่ที่ใกล้ที่สุดเท่าที่เคยพบมา กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนในฮาวายนั้นทรงพลังเพราะใช้กระจกที่มีความยืดหยุ่นซึ่งจะป้องกันการเบลอที่เกิดจากชั้นบรรยากาศโลก
นักดาราศาสตร์ที่ใช้เทคโนโลยีทัศนศาสตร์แบบปรับตัวได้บนกล้องโทรทรรศน์ดาวราศีเมถุนได้สังเกตดาวแคระน้ำตาลที่โคจรรอบดาวมวลต่ำในระยะทางใกล้เคียงกับระยะห่างระหว่างโลกและดวงอาทิตย์เพียงสามเท่า นี่คือระยะการแยกที่ใกล้เคียงที่สุดที่เคยพบสำหรับระบบเลขฐานสองประเภทนี้โดยใช้การถ่ายภาพโดยตรง
การค้นพบที่ทำลายสถิติเป็นเพียงหนึ่งในระบบเลขฐานสองที่มีน้ำหนักเบาจำนวนโหลที่พบในการศึกษา ร่วมกันพวกเขาให้มุมมองใหม่เกี่ยวกับการก่อตัวของระบบดาวฤกษ์และวิธีที่วัตถุขนาดเล็กในจักรวาล (รวมถึงดาวเคราะห์ขนาดใหญ่) อาจก่อตัว
“ ด้วยการใช้ความสามารถในการถ่ายภาพขั้นสูงของราศีเมถุนเราสามารถที่จะแก้ไขคู่ไบนานี้ได้อย่างชัดเจนโดยที่ระยะห่างระหว่างดาวแคระน้ำตาลและดาวฤกษ์แม่อยู่ห่างจากดาวอังคารออกไปประมาณสองเท่าเท่านั้น” Melanie Freed นักศึกษาปริญญาเอกกล่าว ที่มหาวิทยาลัยอริิในทูซอน ด้วยมวลประมาณ 38-70 เท่าของมวลดาวพฤหัสดาวแคระน้ำตาลที่เพิ่งค้นพบใหม่ตั้งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ถึงโลก 3 เท่า (หรือ 3.0 หน่วยดาราศาสตร์) จากดาวฤกษ์แม่ ดาวฤกษ์ที่รู้จักกันในชื่อ LHS 2397a นั้นอยู่ห่างจากโลกเพียง 46 ปีแสง การเคลื่อนที่ของวัตถุนี้ในท้องฟ้าบ่งบอกว่ามันเป็นดาวมวลต่ำที่เก่าแก่มาก
บันทึกการถ่ายภาพก่อนหน้านี้สำหรับระยะทางที่ใกล้ที่สุดระหว่างดาวแคระน้ำตาลและผู้ปกครอง (ดาวที่สว่างกว่ามากคล้ายดวงอาทิตย์) นั้นสูงกว่าดาวฤกษ์ 14 เท่าเกือบ 14 เท่า หนึ่งหน่วยดาราศาสตร์ (AU) เท่ากับระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์หรือประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร (93 ล้านไมล์)
มักแสดงให้เห็นว่า "ดาวฤกษ์ที่ล้มเหลว" ดาวแคระน้ำตาลมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์ยักษ์อย่างจูปิเตอร์ แต่มวลของมันนั้นน้อยกว่า 8% ของมวลดวงอาทิตย์ (มวล 75 เท่าดาวพฤหัส) ดังนั้นพวกมันจึงไม่ใหญ่พอที่จะส่องแสงเหมือนดาวฤกษ์ ดาวแคระน้ำตาลมองได้ดีที่สุดในอินฟาเรดเนื่องจากความร้อนที่พื้นผิวถูกปล่อยออกมาเมื่อพวกมันหดตัวอย่างช้าๆ การตรวจจับดาวแคระน้ำตาลในระยะ 3 AU ของดาวฤกษ์อื่นนั้นเป็นขั้นตอนสำคัญในการถ่ายภาพดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบดาวฤกษ์อื่น
ทีมมหาวิทยาลัยแอริโซนาแห่งนี้นำโดยดร. แลร์ดปิดใช้กล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนนอร์ทในการตรวจจับสหายมวลต่ำอีก 11 คนซึ่งบอกว่าคู่ไบนารีมวลต่ำเหล่านี้อาจเป็นเรื่องธรรมดา การค้นพบคู่มวลต่ำจำนวนมากเป็นเรื่องน่าประหลาดใจเนื่องจากข้อโต้แย้งว่าดาวมวลต่ำมากและดาวแคระน้ำตาลส่วนใหญ่คิดว่าเป็นวัตถุเดี่ยวที่หลงทางแม้ว่าพื้นที่เพียงลำพังหลังจากถูกไล่ออกจากเรือนเพาะชำดาวในระหว่างกระบวนการก่อตัวดาว
“ เราได้ทำการสำรวจดาวฤกษ์จากดวงอาทิตย์ที่มีขนาด 1 ใน 10 ของดวงอาทิตย์เสร็จแล้วและเราพบว่าธรรมชาติไม่แยกแยะกับดาวมวลต่ำเมื่อมีการสร้างคู่ดาวคู่ที่แน่นหนา” Close กล่าว ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยอริิ ดร. โคลสเป็นนักเขียนนำบนกระดาษที่นำเสนอในวันนี้ที่การประชุมกลุ่มดาวแคระน้ำตาลระหว่างประเทศในเมืองโคน่าฮาวายและเขาเป็นผู้ตรวจสอบหลักของการสำรวจดาวมวลต่ำ
ทีมสำรวจดาวฤกษ์มวลต่ำ 64 ดวง (แต่เดิมถูกระบุโดย John Gizis แห่งมหาวิทยาลัยเดลาแวร์) ซึ่งดูเหมือนจะเป็นดาวเดี่ยวในภาพความละเอียดต่ำจากการสำรวจอินฟราเรดทั่วท้องฟ้าของ 2MASS เมื่อทีมใช้ออพติคอลที่ปรับเปลี่ยนได้บนราศีเมถุนเพื่อสร้างภาพที่คมชัดกว่าถึงสิบเท่าดวงดาวทั้งสิบสองดวงก็ถูกเปิดเผยว่ามีเพื่อนสนิท ทีมงานของ Close พบว่าระยะทางระหว่างดาวมวลต่ำกับกลุ่มเพื่อนของพวกเขาน่าประหลาดใจน้อยกว่าที่คาดไว้มาก
“ เราพบว่าดาวคู่มวลน้อยมักจะมีเพียง 4 AU จากดาวฤกษ์หลักของพวกมันซึ่งอยู่ใกล้กันอย่างน่าประหลาดใจ” Nick Siegler สมาชิกทีมกล่าวว่านักศึกษาบัณฑิตของมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าว “ ไบนารีขนาดใหญ่มากขึ้นมีการแยกแบบทั่วไปใกล้กับ 30 AU และไบนารีจำนวนมากกว้างกว่านี้มาก” การสำรวจราศีเมถุนใหม่ปิดกล่าวว่า“ บอกเป็นนัยอย่างยิ่งว่าดาวมวลต่ำไม่มีสหายที่อยู่ไกลจากพรรคของพวกเขา” ทีมวิจัยนำโดยดร. Eduardo L. Martin จากสถาบันดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาวายในการสำรวจดาวฤกษ์มวลน้อยมาก 34 ดวงและดาวแคระน้ำตาลในกระจุกดาวลูกไก่ที่ดำเนินการโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การสำรวจทั้งสองนี้ร่วมกันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามีดาวแคระน้ำตาลที่น่าสนใจที่แยกมากกว่า 20 AU จากดาวมวลต่ำมากและดาวแคระน้ำตาลอื่น ๆ
ทีมคาดการณ์ว่าหนึ่งในห้าของดาวมวลต่ำจะมีดาวข้างเคียงซึ่งอยู่ในช่วง (3-200 AU) ภายในช่วงการแยกนี้นักดาราศาสตร์ได้สังเกตความถี่ที่ใกล้เคียงกันของกลุ่มดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่ารอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ที่ใหญ่กว่า
โดยรวมแล้วผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า (ตรงกันข้ามกับทฤษฏี) ไบนารีมวลต่ำอาจก่อตัวในกระบวนการที่คล้ายกับของไบนารีที่มีขนาดใหญ่กว่า อันที่จริงการค้นพบนี้เพิ่มหลักฐานที่เพิ่มขึ้นจากกลุ่มอื่น ๆ ว่าเปอร์เซ็นต์ของระบบเลขฐานสองนั้นคล้ายคลึงกันสำหรับร่างกายที่ครอบคลุมช่วงจากมวลดวงอาทิตย์หนึ่งไปจนถึงมวลดวงอาทิตย์เพียง 0.05 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ยกตัวอย่างเช่นกลุ่มที่นำโดย Neill Reid จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศและมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียได้ข้อสรุปที่คล้ายกันโดยมีตัวอย่างเล็กกว่า 20 ดวงที่มีมวลน้อยกว่าและดาวแคระน้ำตาลที่สำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ความจริงที่ว่าดาวมวลต่ำมีดาวแคระน้ำตาลมวลต่ำภายใน 5 AU ก็น่าแปลกใจเช่นกันเพราะสิ่งที่ตรงกันข้ามนั้นเป็นเรื่องจริงรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์น้อยมากมีกลุ่มดาวแคระน้ำตาลอยู่ในระยะนี้ตามการศึกษาความเร็วของแนวรัศมี “ การไม่มีสหายดาวแคระสีน้ำตาลนี้ภายใน 5 AU ของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ถูกเรียกว่า“ ทะเลทรายแคระน้ำตาล ’” ปิดตั้งข้อสังเกต “ อย่างไรก็ตามเราเห็นว่ามีแนวโน้มว่าไม่มีดาวแคระน้ำตาลอยู่รอบดาวฤกษ์มวลต่ำ”
ผลลัพธ์เหล่านี้ก่อให้เกิดข้อ จำกัด ที่สำคัญสำหรับนักทฤษฎีที่ทำงานเพื่อทำความเข้าใจว่ามวลของดาวฤกษ์มีผลต่อมวลและระยะการแยกของสหายที่ก่อตัวด้วยมันอย่างไร “ แบบจำลองที่แม่นยำของการก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์จะต้องจำลองการสังเกตการณ์เหล่านี้” โคลกล่าว
การสังเกตเหล่านี้เป็นไปได้เพียงเพราะการรวมกันของระบบภาพออพติกที่มีความไวต่อการปรับตัวของ Hokupa และความสามารถทางเทคนิคของกล้องโทรทรรศน์ Gemini ความไวของระบบ Hokupa เกิดจากแนวคิดการตรวจจับคลื่นโค้งที่พัฒนาโดย Dr. Francois Roddier Adaptive optics เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญยิ่งขึ้นซึ่งจะกำจัด "ความเบลอ" ส่วนใหญ่ที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศของโลก (เช่นดวงดาวระยิบระยับ) มันทำได้โดยการปรับรูปร่างของกระจกที่มีความยืดหยุ่นและเล็กพิเศษอย่างรวดเร็วเพื่อให้เข้ากับความปั่นป่วนของท้องถิ่นโดยอิงตามการตอบรับแบบเรียลไทม์กับระบบสนับสนุนของกระจกจากการสำรวจดาวมวลต่ำ Hokupa'a สามารถนับโฟตอนแต่ละตัว (อนุภาคของแสง) และดังนั้นจึงสามารถแปลงความคมชัดได้อย่างแม่นยำแม้จะเป็นดาวที่เบาบางมาก (เช่นมวลต่ำ)
ภาพแสงที่ปรับได้ใกล้อินฟราเรดที่ทำโดยกล้องโทรทรรศน์ราศีเมถุนขนาด 8 เมตรในการสำรวจครั้งนี้มีความคมชัดเป็นสองเท่าของภาพที่สามารถทำได้ในช่วงความยาวคลื่นเดียวกันโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลโลกความยาว 2.4 เมตร การสำรวจบนพื้นดินชนิดเดียวนั้นงานนี้ต้องใช้เวลาห้าคืนในหนึ่งปีด้วยระบบ Hokupa'a ที่ Gemini North
เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าระยะทางที่ใช้ในที่นี้เป็นวัดบนท้องฟ้า การแยกวงจริงอาจมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยเมื่อวงโคจรเต็มของไบนารีเหล่านี้เป็นที่รู้จักในอนาคต
สมาชิกในทีมวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้แก่ James Liebert (หอดูดาวสจ๊วต, มหาวิทยาลัยอริิ), Wolfgang Brandner (หอดูดาวยุโรปตอนใต้, Garching, เยอรมนี) และ Eduardo Martin และ Dan Potter (สถาบันดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาวาย)
การสำรวจที่รายงานที่นี่เป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจอย่างต่อเนื่อง ผลเบื้องต้นจากดาวมวลต่ำ 20 ดวงแรกของการสำรวจของเราได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Letters ฉบับที่ 1 มีนาคม 2545 ฉบับที่ 567 หน้า L53-L57
ภาพและภาพประกอบที่เกี่ยวข้องกับข่าวประชาสัมพันธ์นี้มีอยู่ในอินเทอร์เน็ตที่: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html
Laird Close สามารถติดต่อได้ที่ 520 / 626-5992, [email protected] หลังจากเขากลับมาที่ออฟฟิศของเขาในวันที่ 28 พฤษภาคม
การสำรวจนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนจากสำนักงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของกองทัพอากาศสหรัฐฯและหอสังเกตการณ์ของมหาวิทยาลัยสจ๊วต Hokupa'a ได้รับการสนับสนุนโดยกลุ่มเลนส์ Adaptive Optics แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
หอดูดาวราศีเมถุนเป็นความร่วมมือระหว่างประเทศที่ได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ยาว 8 เมตรสองดวงที่เหมือนกัน กล้องโทรทรรศน์ตั้งอยู่ที่ Mauna Kea, ฮาวาย (Gemini North) และ Cerro Pach? n ในภาคกลางของชิลี (Gemini South) และด้วยเหตุนี้จึงให้ความคุ้มครองเต็มรูปแบบของซีกโลกทั้งสอง กล้องทั้งสองตัวได้รวมเทคโนโลยีใหม่ที่อนุญาตให้กระจกเงาขนาดใหญ่ที่ค่อนข้างบางภายใต้การควบคุมแบบแอคทีฟในการรวบรวมและโฟกัสทั้งการแผ่รังสีแสงและอินฟราเรดจากอวกาศ
หอสังเกตการณ์ราศีเมถุนจัดเตรียมชุมชนทางดาราศาสตร์ในแต่ละประเทศคู่ค้าด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกทางดาราศาสตร์ที่ทันสมัยซึ่งจัดสรรเวลาการสังเกตตามสัดส่วนกับผลงานของแต่ละประเทศ นอกเหนือจากการสนับสนุนทางการเงินแล้วแต่ละประเทศยังมีส่วนสนับสนุนทรัพยากรทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคที่สำคัญ หน่วยงานวิจัยระดับชาติที่เป็นพันธมิตรของราศีเมถุนประกอบด้วย: มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐ (NSF), สภาอนุภาคฟิสิกส์และดาราศาสตร์แห่งสหราชอาณาจักร (PPARC), สภาวิจัยแห่งชาติแคนาดา (NRC), ชิลี Comisi? nacional de Investigaci? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), สภาวิจัยแห่งออสเตรเลีย (ARC), อาร์เจนตินา Consejo (ชาติ) de Cecnas (CONICET) และบราซิล Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient? fico e Tecnol? ) หอดูดาวได้รับการจัดการโดยสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยในดาราศาสตร์ (AURA) ภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือกับ NSF NSF ยังทำหน้าที่เป็นหน่วยงานบริหารสำหรับความร่วมมือระหว่างประเทศ
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมดูเว็บไซต์ของ Gemini ที่: http://www.us-gemini.noao.edu/media/
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวราศีเมถุน
