Сфотографировать слабые объекты вблизи ярких звезд невероятно сложно. Но объединив данные космического телескопа Gaia Европейского космического агентства с наземным инструментом ESO GRAVITY, ученым удалось сделать именно это. Они сделали первые изображения ранее невидимых тусклых спутников восьми ярких звезд. Эта техника открывает заманчивую возможность получения изображений планет, вращающихся вокруг своих родительских звезд.
Вы когда-нибудь пробовали сфотографировать светлячка рядом с ярким уличным фонарем? Вероятно, на снимке вы увидите только яркий свет фонаря. Астрономы, которые ищут слабые маленькие звезды или планеты рядом с яркой звездой, также сталкиваются с той же проблемой.
Чтобы решить эту проблему, международная группа астрономов во главе с Томасом Винтерхальдером, ученым из Европейской южной обсерватории (ESO), начала просматривать каталог, созданный Гайей, в котором перечислены сотни тысяч звезд, подозреваемых в наличии компаньона.
Хотя объекты-компаньоны недостаточно яркие, чтобы их могла видеть непосредственно Гайя, их присутствие вызывает крошечные колебания орбит более ярких родительских звезд, которые может измерить только Гайя.
В каталоге звездных орбит Гайи команда определила восемь звезд, на которые будет нацелен GRAVITY, усовершенствованный интерферометр ближнего инфракрасного диапазона на Очень Большом Телескопе ESO на Серро Параналь в Чили. GRAVITY объединяет инфракрасный свет от различных телескопов, чтобы запечатлеть мельчайшие детали слабых объектов. Этот метод называется интерферометрией. Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysicals.
джекпот
Благодаря уникально острому и чувствительному глазу GRAVITY команда смогла уловить световой сигнал от 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 тела между планетами и звездами: более массивные, чем самые тяжелые планеты, но более легкие и тусклые, чем самые легкие звезды.
Впечатление художника от спутника ЕКА Gaia, наблюдающего за Млечным Путем. Фоновое изображение неба было составлено на основе данных более чем 1,8 миллиарда звезд. Он показывает общую яркость и цвет звезд, наблюдаемых Gaia, и опубликован в декабре 2020 года как часть третьего выпуска ранних данных Gaia (Gaia EDR3). Изображение предоставлено: ESA, CC BY-SA 3.0 IGO или Стандартная лицензия ESA (контент можно использовать по любой лицензии)
Один из коричневых карликов, обнаруженных в этом исследовании, вращается вокруг своей родительской звезды на том же расстоянии от Солнца, что и Земля. Это первый случай, когда коричневый карлик был обнаружен так близко к своей родительской звезде.
«Мы показали, что можно получить изображение слабого компаньона, даже если он вращается очень близко к своей яркой родительской звезде», — объясняет Томас. «Это достижение подчеркивает замечательную синергию между Гайей и ГРАВИТАЦИЕЙ. Только Гайя может идентифицировать такие близкие системы, в которых есть звезда и «скрытый» спутник, а затем ГРАВИТАЦИЯ сможет взять на себя управление и получить изображение меньшего и более слабого объекта с беспрецедентной точностью».
В предыдущем 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 расстояние от Солнца до Земли, образуя угол на небе, который значительно больше, чем типичное расстояние-компаньон, изображенное в этом новом результате ГРАВИТАЦИИ.
Маленькие спутники, полученные в результате наблюдений Гайи, обычно лежат на крошечных углах расстояния в несколько десятков миллисекунд, что примерно соответствует размеру монеты в один евро, если смотреть с расстояния 100 км.
«В наших наблюдениях данные Гайи действуют как своего рода ориентир», — продолжает Томас. «Часть неба, которую мы видим с помощью ГРАВИТАЦИИ, очень мала, поэтому нам нужно знать, куда смотреть. Беспрецедентно точные измерения движения и положения звезд с помощью Gaia имеют решающее значение для направления нашего инструмента в правильном направлении по небу».
Команда мечты
Взаимодополняемость Gaia и GRAVITY выходит за рамки использования данных Gaia для планирования последующих наблюдений и обеспечения открытий. Объединив два набора данных, ученые смогли «взвесить» отдельные небесные объекты по отдельности и различить массу родительской звезды и ее соответствующего компаньона.
GRAVITY также измерил контраст между звездой-компаньоном и ее родительской звездой в диапазоне длин волн инфракрасного диапазона. Эти знания, наряду с оценками массы, позволили команде определить 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.
В поисках экзопланет
Продемонстрировав мощь ансамбля Gaia GRAVITY, ученые теперь с нетерпением ждут открытия возможных планет-компаньонов звезд, перечисленных в каталоге Gaia.
«Способность выявлять крошечные движения близко расположенных пар на небе уникальна для миссии Gaia. Следующий каталог, доступный как часть четвертого выпуска данных (DR4), будет представлять собой еще большую коллекцию звезд с потенциально меньшие спутники», — отмечает Йоханнес Зальманн, ученый ЕКА «Гайя».
«Этот результат открывает новые горизонты в поисках планет в нашей галактике и обещает нам понимание новых, далеких миров».
Информация от: Европейским космическим агентством
