นับตั้งแต่การค้นพบในปี 1995 ของดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ปกติอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ปัจจุบันมีผู้สมัครกว่า 150 คนของดาวเคราะห์นอกระบบที่เรียกว่า ส่วนใหญ่ตรวจพบโดยวิธีทางอ้อมโดยขึ้นอยู่กับการแปรผันของความเร็วเรเดียลหรือการลดแสงของดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์ผ่านด้านหน้า (ดู ESO PR 06/03, ESO PR 11/04 และ ESO PR 22/04 )
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ต้องการที่จะได้ภาพดาวเคราะห์นอกระบบโดยตรงทำให้พวกมันสามารถอธิบายลักษณะทางกายภาพของวัตถุได้ดีขึ้น นี่เป็นงานที่ยากมากเนื่องจากโดยทั่วไปแล้วดาวเคราะห์จะถูกซ่อนอยู่ใน "แสงจ้า" ของดาวฤกษ์แม่
เพื่อเอาชนะปัญหานี้นักดาราศาสตร์ศึกษาวัตถุเล็ก ๆ แท้จริงแล้ววัตถุย่อยดาวฤกษ์นั้นร้อนกว่าและสว่างกว่ามากเมื่อยังเยาว์วัยและสามารถตรวจจับได้ง่ายกว่าวัตถุเก่าที่มีมวลใกล้เคียงกัน
จากวิธีการนี้มันอาจเป็นไปได้ว่าการตรวจจับจุดแสงอ่อน ๆ เมื่อปีที่แล้วถัดจากดาวแคระน้ำตาลอายุน้อย 2M1207 โดยทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของ ESO (ESO PR 23/04) เป็นที่ต้องการมายาวนาน ภาพ bona-fide ของดาวเคราะห์นอกระบบ รายงานล่าสุดจากข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลดูเหมือนว่าจะยืนยันผลลัพธ์นี้ การสำรวจล่าสุดที่เกิดขึ้นด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์จากแสงอินฟราเรดอันอบอุ่นของดาวเคราะห์ "จูปิเตอร์ร้อน" สองดวงที่ตรวจพบก่อนหน้านี้เป็นผลลัพธ์ที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งในบริบทนี้ ผลลัพธ์ใหม่ที่ได้รับในช่วงเวลาไม่กี่เดือนนี้แสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์แบบของการวิจัยในสาขานี้
เพื่อนจิ๋ว
ตอนนี้ทีมนักดาราศาสตร์ที่แตกต่างกัน [1] อาจจะทำการค้นพบครั้งสำคัญครั้งใหม่ในสาขานี้โดยการหาดาวคู่เล็ก ๆ ดวงหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้ทำการค้นหาดาวเคราะห์และวัตถุมวลต่ำโดยเฉพาะรอบ ๆ ดาวฤกษ์ที่ยังคงอยู่ในกระบวนการก่อตัวของมันซึ่งเรียกว่าดาว T-Tauri โดยใช้ทั้งการถ่ายภาพโดยตรงและเทคนิคความเร็วรอบแนวรัศมี หนึ่งในวัตถุในรายการของพวกเขาคือ GQ Lupi ซึ่งเป็นดาว T-Tauri อายุน้อยที่อยู่ในเมฆ Lupus I (the Wolf) ซึ่งเป็นพื้นที่ของการก่อตัวดาวฤกษ์ประมาณ 400 หรือ 500 ปีแสง ดาว GQ Lupi เห็นได้ชัดว่าเป็นวัตถุที่อายุน้อยมากยังคงถูกล้อมรอบด้วยแผ่นดิสก์มีอายุประมาณ 100,000 ถึง 2 ล้านปี
นักดาราศาสตร์สำรวจ GQ Lupi เมื่อวันที่ 25 มิถุนายน 2547 ด้วยเครื่องมือปรับเลนส์ NACO ที่ติดกับ Yepun ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาด 8.2 ม. ที่สี่ของกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ตั้งอยู่บน Cerro Paranal (ชิลี) ออพติคที่ปรับได้ของเครื่องมือ (AO) จะเอาชนะความผิดเพี้ยนที่เกิดจากความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศทำให้ได้ภาพอินฟราเรดใกล้ที่คมชัดที่สุด
ในฐานะที่เป็น ESO PR Photo 10a / 05 แสดงให้เห็นชุดของการเปิดรับ NACO อย่างชัดเจนเปิดเผยการปรากฏตัวของสหายเล็ก ๆ ที่ตั้งอยู่ในบริเวณใกล้เคียงของดาว วัตถุที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้อยู่ห่างออกไปเพียง 0.7 วินาทีและจะถูกมองข้ามโดยไม่ต้องใช้ความสามารถในการปรับเลนส์ของ NACO
ที่ระยะทางของ GQ Lupi การแยกระหว่างดาวฤกษ์กับดาวหางที่อ่อนแอนั้นอยู่ที่หน่วยทางดาราศาสตร์ประมาณ 100 หน่วย (หรือระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก 100 เท่า) นี่เป็นระยะทางประมาณ 2.5 เท่าระหว่างพลูโตกับดวงอาทิตย์
สหายที่เรียกว่า GQ Lupi B หรือ GQ Lupi b [2] ประมาณ 250 เท่ายิ่งกว่า GQ Lupi A เท่าที่เห็นในภาพชุดนี้ รูปภาพเพิ่มเติมที่ได้รับจาก NACO ในเดือนสิงหาคมและกันยายนยืนยันการมีอยู่และตำแหน่งของสหายนี้
เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน
จากนั้นนักดาราศาสตร์ก็ค้นพบว่าดาวฤกษ์เคยถูกสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์ซูบารุมาก่อนหน้านี้และโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล พวกเขาดึงภาพที่สอดคล้องกันจากคลังข้อมูลของสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้สำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติม
ภาพเก่าที่ถ่ายในเดือนกรกฎาคม 2545 และเมษายน 2542 ตามลำดับแสดงให้เห็นว่ามีเพื่อนอยู่ด้วยทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดตำแหน่งของวัตถุทั้งสองได้อย่างแม่นยำในช่วงเวลาหลายปี ในทางกลับกันทำให้พวกเขาสามารถตรวจสอบว่าดาวเคลื่อนที่ไปด้วยกันในท้องฟ้าได้หรือไม่หากคาดว่าพวกมันจะถูกรวมเข้าด้วยกันด้วยแรงโน้มถ่วงหรือถ้าวัตถุขนาดเล็กเป็นเพียงวัตถุพื้นหลัง
จากการตรวจวัดของพวกเขานักดาราศาสตร์พบว่าการแยกระหว่างวัตถุทั้งสองไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงห้าปีที่ครอบคลุมจากการสำรวจ (ดู ESO PR Photo 10b / 05) สำหรับนักวิทยาศาสตร์นี่เป็นข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนว่าวัตถุทั้งสองเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันบนท้องฟ้า “ หากวัตถุจาง ๆ จะเป็นวัตถุพื้นหลัง” Ralph Neuh ผู้ใช้ University of Jena (เยอรมนี) และหัวหน้าทีมกล่าวว่า“ เราจะเห็นการเปลี่ยนแปลงของการแยกเนื่องจาก GQ Lup จะเคลื่อนไหวบนท้องฟ้า จากปี 1999 ถึง 2004 การแยกจะเปลี่ยนเป็น 0.15 arcsec ในขณะที่เรามั่นใจว่าการเปลี่ยนแปลงจะมีขนาดเล็กลงอย่างน้อย 20 เท่า "
ดาวเคราะห์นอกระบบหรือดาวแคระน้ำตาล
เพื่อตรวจสอบลักษณะทางกายภาพของวัตถุที่เพิ่งค้นพบเพิ่มเติมนักดาราศาสตร์ใช้ NACO บน VLT เพื่อถ่ายชุดสเปกตรัม สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะทั่วไปของวัตถุที่เย็นมาก ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรากฏตัวของน้ำและแถบ CO เมื่อคำนึงถึงสีอินฟราเรดและข้อมูลสเปกตรัมที่มีอยู่การคำนวณแบบจำลองบรรยากาศจะชี้ไปที่อุณหภูมิระหว่าง 1,600 ถึง 2,500 องศาและรัศมีที่มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของดาวพฤหัส (ดู PR Photo 10c / 05) ตามนี้ GQ Lupi B จึงเป็นวัตถุที่เย็นและค่อนข้างเล็ก
แต่ธรรมชาติของวัตถุที่จาง ๆ นี้คืออะไร? มันเป็นดาวเคราะห์นอกระบบโดยสุจริตหรือมันเป็นดาวแคระน้ำตาลดวงดาวที่“ ล้มเหลว” ที่ไม่ใหญ่พอที่จะสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่สำคัญจากส่วนกลางได้? แม้ว่าเส้นเขตแดนระหว่างทั้งสองยังคงเป็นเรื่องของการถกเถียง แต่วิธีหนึ่งที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างทั้งสองก็คือโดยมวลของพวกมัน (เช่นนี้ทำระหว่างดาวแคระน้ำตาลกับดวงดาว): (ดาวเคราะห์ยักษ์) มวลวิกฤตจำเป็นต่อการจุดชนวนฟิวชันดิวทีเรียม) ดาวแคระน้ำตาลจะหนักกว่า
แล้ว GQ Lupi b ล่ะ?
น่าเสียดายที่การสำรวจใหม่ไม่ได้ให้การประมาณค่าโดยตรงของมวลของวัตถุ ดังนั้นนักดาราศาสตร์จะต้องพึ่งพาการเปรียบเทียบกับแบบจำลองเชิงทฤษฎีของวัตถุดังกล่าว แต่มันไม่ง่ายอย่างที่คิด ถ้าโดยทั่วไปแล้วนักดาราศาสตร์ยอมรับ GQ Lupi A และ B ก่อตัวขึ้นพร้อมกันวัตถุที่เพิ่งค้นพบใหม่นั้นมีอายุน้อยมาก ปัญหาคือว่าสำหรับวัตถุที่อายุน้อยมากแบบจำลองเชิงทฤษฎีแบบดั้งเดิมอาจไม่สามารถใช้ได้ อย่างไรก็ตามหากมีการใช้งานพวกเขาจะประมาณมวลของวัตถุที่อยู่ระหว่าง 3 ถึง 42 มวลดาวพฤหัสกล่าวคือครอบคลุมทั้งดาวเคราะห์และโดเมนแคระน้ำตาล
ระยะแรกของการก่อตัวของดาวแคระน้ำตาลและดาวเคราะห์นั้นเป็นดินแดนที่ไม่รู้จักสำหรับแบบจำลอง มันเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างแบบจำลองการล่มสลายของเมฆก๊าซในช่วงต้นเนื่องจากสภาพรอบดาวฤกษ์แม่ที่ก่อตัว แบบจำลองหนึ่งชุดที่ปรับแต่งเป็นพิเศษเพื่อจำลองวัตถุที่อายุน้อยมากให้มวลน้อยที่สุดเท่าที่มวลดาวพฤหัสหนึ่งถึงสองตัว แต่ในขณะที่ผู้ใช้ Ralph Neuh ชี้ให้เห็น "รุ่นใหม่เหล่านี้ยังคงต้องมีการสอบเทียบก่อนที่มวลของสหายดังกล่าวจะสามารถกำหนดได้อย่างมั่นใจ"
นักดาราศาสตร์ยังเน้นด้วยว่าจากการเปรียบเทียบระหว่าง VLT / NACO spectra ของพวกเขากับโมเดลทางทฤษฎีของ Peter Hauschildt ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยฮัมบูร์ก (เยอรมนี) พวกเขามาถึงข้อสรุปว่าแบบที่ดีที่สุดสำหรับวัตถุที่มีรัศมี 2 ดาวพฤหัสบดี และมวลของดาวพฤหัส 2 ก้อน หากผลลัพธ์นี้ถือได้ว่า GQ Lupi b น่าจะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่อายุน้อยที่สุดและเบาที่สุดที่จะถ่ายภาพ
การสำรวจเพิ่มเติมยังจำเป็นต้องกำหนดลักษณะของ GQ Lupi B อย่างแม่นยำหากวัตถุทั้งสองถูกผูกไว้แน่นอนวัตถุที่เล็กที่สุดจะต้องใช้เวลามากกว่า 1,000 ปีเพื่อทำให้วงโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ของมันเสร็จสมบูรณ์ นี่เป็นเวลานานเกินไปที่จะรอ แต่ผลของการเคลื่อนที่ของวงโคจรอาจตรวจพบได้ - เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการแยกระหว่างวัตถุทั้งสอง - ในไม่กี่ปี ทีมจึงวางแผนที่จะทำการสำรวจวัตถุนี้เป็นประจำโดยใช้ NACO บน VLT เพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวนี้ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในเวลานั้นความก้าวหน้าทางด้านทฤษฎีต่อไปจะเกิดขึ้นและจะมีการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมากมายในสาขานี้
ข้อมูลมากกว่านี้
งานวิจัยที่นำเสนอใน ESO Press Release นี้ถูกตีพิมพ์ในจดหมายถึงบรรณาธิการยอมรับโดยการตีพิมพ์โดยดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (“ หลักฐานการเป็นคู่หูย่อยที่เคลื่อนที่ร่วมของ GQ Lup” โดย R. Neuh? user et al.) และ มีอยู่ในรูปแบบ PDF ที่ http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf
บันทึก
[1]: ทีมประกอบด้วย Ralph Neuh? user, G? nther Wuchterl, Markus Mugrauer และ Ana Bedalov (มหาวิทยาลัย Jena, ประเทศเยอรมนี), Eike Guenther (Théringer Landessternwarte Tautenburg, Germany) และ Peter Hauschildt (แฮมเบอร์เกอร์) Sternwarte เยอรมนี)
[2]: ในวรรณคดีเกี่ยวกับดาราศาสตร์การประชุมคือการใส่เมืองหลวงสำหรับสมาชิกระบบดาวหลายดวง แต่ตัวอักษรขนาดเล็กสำหรับดาวเคราะห์ หากสหายของ GQ Lupi A กลายเป็นดาวเคราะห์มันจะเรียกว่า GQ Lupi b ในขณะที่ถ้ามันเป็นดาวแคระน้ำตาลมันจะถูกระบุว่าเป็น GQ lupi B. เนื่องจากความไม่แน่นอนในปัจจุบันเราจึงใช้ทั้งสองนิกาย ในข่าวประชาสัมพันธ์ฉบับนี้เช่นเดียวกับผู้เขียนในบทความทางวิทยาศาสตร์ต้นฉบับ
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว ESO
