Ученые обнаружили скрытых спутников ярких звезд

Вы когда-нибудь пытались сфотографировать светлячка рядом с ярким уличным фонарем? Скорее всего, все, что вы увидите на своем снимке, — это свет от фонарного столба. Это та же проблема, с которой сталкиваются астрономы, гоняющиеся за слабыми, маленькими звездами или планетами рядом с яркой звездой.

Чтобы решить эту проблему, международная группа астрономов под руководством Томаса Винтерхальдера, ученого из Европейской южной обсерватории (ESO), начала с поиска в каталоге, созданном Гайей, в котором перечислены сотни тысяч звезд, у которых предположительно есть спутник.

Хотя объекты-компаньоны недостаточно яркие, чтобы их могла видеть Гайя напрямую, их присутствие приводит к крошечным колебаниям на траекториях более ярких родительских звезд, которые может измерить только Гайя.

В каталоге звездных орбит Гайи команда определила восемь звезд, которые будут нацелены на GRAVITY, усовершенствованный интерферометр ближнего инфракрасного диапазона на Очень Большом Телескопе ESO, на Серро Параналь в Чили. GRAVITY объединяет инфракрасный свет от разных телескопов, чтобы улавливать мельчайшие детали слабых объектов, с помощью метода, называемого интерферометрией. Исследование опубликовано в журнале Астрономия и астрофизика.

Джекпот

Благодаря уникальному острому и чувствительному глазу GRAVITY команда уловила световой сигнал всех восьми предсказанных спутников, семь из которых ранее были неизвестны. Три из спутников — очень маленькие и слабые звезды, а остальные пять — коричневые карлики. Это небесные объекты между планетами и звездами: более массивные, чем самая тяжелая из планет, но более легкие и тусклые, чем самая легкая из звезд.

Один из коричневых карликов, замеченных в этом исследовании, вращается вокруг своей родительской звезды на том же расстоянии, что и Земля от Солнца. Впервые удалось сфотографировать коричневого карлика так близко к своей родительской звезде.

«Мы продемонстрировали, что можно получить изображение слабого спутника, даже если он вращается очень близко к своему яркому хозяину», — объясняет Томас. «Это достижение подчеркивает замечательную синергию между Гайей и GRAVITY. Только Gaia может идентифицировать такие плотные системы, в которых есть звезда и «скрытый» спутник, а затем GRAVITY может взять на себя задачу изображения меньшего и более слабого объекта с беспрецедентной точностью».

В более раннем исследовании астрономы использовали данные Gaia и другой наземной обсерватории, чтобы получить изображение гигантской газовой экзопланеты. Эта планета вращается вокруг своей родительской звезды примерно в 17 раз дальше, чем Земля от Солнца, образуя на небе угол, значительно более широкий, чем типичное расстояние между спутниками, полученное с помощью ГРАВИТАЦИИ в этом новом результате.

Маленькие компаньоны, выявленные на основе наблюдений Gaia, обычно лежат под крошечными углами разделения в несколько десятков миллисекунд, что примерно соответствует размеру монеты достоинством в один евро, наблюдаемой с расстояния 100 км.

«В наших наблюдениях данные Гайи действуют как своего рода указатель», — продолжает Томас. «Часть неба, которую мы можем видеть с помощью ГРАВИТАЦИИ, очень мала, поэтому нам нужно знать, куда смотреть. Беспрецедентно точные измерения Гайей движений и положений звезд необходимы для того, чтобы указать нашему инструменту правильное направление на небе. ”

Команда мечты

Взаимодополняемость Gaia и GRAVITY выходит за рамки использования данных Gaia для планирования последующих наблюдений и обеспечения обнаружения. Объединив два набора данных, ученые смогли «взвесить» отдельные небесные объекты по отдельности и определить массу родительской звезды и соответствующего компаньона.

GRAVITY также измерил контраст между звездой-компаньоном и родительской звездой в диапазоне длин волн в инфракрасном диапазоне. В сочетании с оценками массы эти знания позволили команде оценить возраст спутников.

Удивительно, но два коричневых карлика оказались менее яркими, чем можно было ожидать, учитывая их размер и возраст. Возможным объяснением этого может быть то, что у самих гномов есть спутник еще меньшего размера.

Охота на экзопланеты

Продемонстрировав мощь ансамбля Gaia-GRAVITY, ученые теперь с нетерпением ждут возможности найти потенциальные планеты-компаньоны звезд, перечисленных в каталоге Gaia.

«Способность выявлять крошечные движения близких пар в небе уникальна для миссии Gaia. Следующий каталог, который будет доступен как часть четвертого выпуска данных (DR4), будет содержать еще более богатую коллекцию звезды с потенциально меньшими компаньонами», — отмечает Йоханнес Зальманн, ученый ЕКА из Гайи.

«Этот результат открывает новые горизонты в поисках планет в нашей галактике и обещает нам возможность увидеть новые далекие миры».