Sebuah tim astronom internasional telah secara akurat menentukan jari-jari dan massa bintang pembakaran inti terkecil yang diketahui sampai sekarang.
Pengamatan dilakukan pada bulan Maret 2004 dengan FLAMES multi-fiber spectrograph pada teleskop Kueyen VLT 8,2 m di ESO Paranal Observatory (Chile). Mereka adalah bagian dari program besar yang bertujuan mengukur kecepatan radial yang akurat untuk enam puluh bintang di mana "kemiringan" kecerahan sementara telah terdeteksi selama survei OGLE.
Para astronom menemukan bahwa kemiringan yang terlihat dalam kurva cahaya bintang yang dikenal sebagai OGLE-TR-122 disebabkan oleh bintang yang sangat kecil, melampaui bintang mirip matahari ini setiap 7,3 hari sekali.
Pendamping ini 96 kali lebih berat dari planet Jupiter tetapi hanya 16% lebih besar. Ini adalah pertama kalinya pengamatan langsung menunjukkan bahwa bintang-bintang yang kurang masif dari 1/10 massa matahari memiliki ukuran yang hampir sama dengan planet-planet raksasa. Fakta ini jelas harus diperhitungkan selama pencarian saat ini untuk transit exoplanet.
Selain itu, pengamatan dengan Teleskop Sangat Besar telah mengarah pada penemuan tujuh binari gerhana baru, yang menyimpan bintang-bintang dengan massa di bawah sepertiga massa Matahari, sebuah bonanza nyata bagi para astronom.
Survei OGLE
Ketika sebuah planet kebetulan lewat di depan bintang induknya (seperti yang terlihat dari Bumi), ia memblokir sebagian kecil cahaya bintang dari pandangan kita [1].
"Transit planet" ini sangat menarik karena memungkinkan para astronom mengukur dengan cara unik massa dan jari-jari planet ekstrasurya. Oleh karena itu beberapa survei sedang berlangsung yang berusaha untuk menemukan tanda tangan samar dari dunia lain ini.
Salah satu program ini adalah survei OGLE yang awalnya dirancang untuk mendeteksi peristiwa microlensing dengan memantau kecerahan sejumlah besar bintang dalam interval waktu yang lama. Selama beberapa tahun terakhir, itu juga termasuk pencarian untuk "dips" periodik, sangat dangkal dalam kecerahan bintang, yang disebabkan oleh transit teratur benda-benda kecil yang mengorbit (bintang kecil, katai coklat [2] atau planet seukuran Jupiter). Tim OGLE sejak itu mengumumkan 177 "kandidat transit planet" dari survei mereka terhadap beberapa ratus ribu bintang di tiga bidang langit selatan, satu di arah Pusat Galaksi, satu lagi di dalam konstelasi Carina dan yang ketiga di rasi bintang Centaurus / Musca.
Namun sifat dari objek yang transit hanya dapat ditentukan dengan pengamatan kecepatan radial berikutnya dari bintang induknya. Ukuran variasi kecepatan (amplitudo) berhubungan langsung dengan massa objek pendamping dan karenanya memungkinkan diskriminasi antara bintang dan planet sebagai penyebab "dip" kecerahan yang diamati.
Bonanza Bintang-Bintang Massa Rendah
Tim astronom internasional [3] telah memanfaatkan teleskop Kueyen VLT 8,2 m untuk penelitian ini. Mengambil untung dari kapasitas multipleks fasilitas FLAMES / UVES yang memungkinkan untuk memperoleh spektrum resolusi tinggi hingga 8 objek secara bersamaan, mereka telah melihat 60 bintang calon transit OGLE, mengukur kecepatan radial mereka dengan akurasi sekitar 50 m / s [ 4].
Program ambisius ini sejauh ini menghasilkan penemuan lima exoplanet transit baru (lihat, mis., ESO PR 11/04 untuk pengumuman dua di antaranya).
Sebagian besar kandidat transit lain yang diidentifikasi oleh OGLE ternyata adalah biner gerhana, yaitu, dalam kebanyakan kasus bintang umum, kecil dan bermassa rendah lewat di depan bintang seperti matahari. Kekayaan data tambahan tentang bintang-bintang kecil dan ringan ini adalah bonanza nyata bagi para astronom.
Membatasi Hubungan Antara Massa dan Radius
Bintang bermassa rendah adalah objek yang sangat menarik, juga karena kondisi fisik di interiornya memiliki banyak kesamaan dengan planet raksasa, seperti Jupiter di tata surya kita. Selain itu, penentuan ukuran bintang terkecil memberikan informasi tidak langsung dan penting tentang perilaku materi dalam kondisi ekstrem [5].
Sampai baru-baru ini, sangat sedikit pengamatan telah dilakukan dan sedikit yang diketahui tentang bintang bermassa rendah. Pada saat ini, nilai pasti jari-jari hanya diketahui untuk empat bintang dengan massa kurang dari sepertiga dari massa Matahari (lih. ESO PR 22/02 untuk pengukuran yang dilakukan dengan Very Large Telescope Interferometer) dan tidak ada sama sekali untuk massa di bawah seperdelapan dari massa matahari.
Situasi ini sekarang berubah secara dramatis. Memang, pengamatan dengan Teleskop Sangat Besar sejauh ini mengarah pada penemuan tujuh binari gerhana baru, yang menyimpan bintang-bintang dengan massa di bawah sepertiga massa Matahari.
Kumpulan pengamatan baru ini hampir tiga kali lipat jumlah bintang bermassa rendah yang diketahui dengan jari-jari dan massa yang tepat. Dan bahkan lebih baik - salah satu dari bintang-bintang ini sekarang menjadi yang terkecil yang diketahui!
Bintang Berukuran Planet
Gnome bintang yang baru ditemukan adalah pendamping OGLE-TR-122, bintang yang agak jauh di galaksi Bima Sakti, terlihat ke arah konstelasi Carina selatan.
Program OGLE mengungkapkan bahwa OGLE-TR-122 mengalami penurunan kecerahan 1,5 persen sekali setiap 7 hari 6 jam dan 27 menit, setiap kali berlangsung lebih dari 3 jam (sekitar 188 menit). Pengukuran FLAMES / UVES, dilakukan selama 6 malam pada bulan Maret 2004, mengungkapkan variasi kecepatan radial periode ini dengan amplitudo sekitar 20 km / s. Ini adalah tanda tangan yang jelas dari bintang bermassa sangat rendah, dekat dengan batas pembakaran Hidrogen, yang mengorbit OGLE-TR-122. Teman ini menerima nama OGLE-TR-122b.
Seperti yang dijelaskan oleh Fran? Ois Bouchy dari Observatoire Astronomique Marseille Provence (Prancis): "Dikombinasikan dengan informasi yang dikumpulkan oleh OGLE, data spektroskopi kami sekarang memungkinkan kami untuk menentukan sifat bintang yang lebih masif dalam sistem, yang tampaknya berasal dari matahari. Suka".
Informasi ini kemudian dapat digunakan untuk menentukan massa dan radius pendamping yang jauh lebih kecil OGLE-TR-122b. Memang, kedalaman (penurunan kecerahan) transit memberikan perkiraan langsung rasio antara jari-jari kedua bintang, dan orbit spektroskopi memberikan nilai unik dari massa pengiring, setelah massa bintang yang lebih besar diketahui .
Para astronom menemukan bahwa OGLE-TR-122b memiliki berat satu-sebelas dari massa Matahari dan memiliki diameter yang hanya seperdelapan dari matahari. Jadi, meskipun bintangnya masih 96 kali lebih besar dari Yupiter, bintang itu hanya 16% lebih besar dari planet raksasa ini!
Bintang Padat
"Bayangkan jika Anda menambahkan 95 kali massanya ke Jupiter dan berakhir dengan bintang yang hanya sedikit lebih besar", saran Claudio Melo dari ESO dan anggota tim astronom yang melakukan penelitian. "Objek itu menyusut untuk memberi ruang bagi masalah tambahan, menjadi lebih dan lebih padat."
Kerapatan bintang seperti itu lebih dari 50 kali kerapatan Matahari.
"Hasil ini menunjukkan keberadaan bintang-bintang yang terlihat sangat mirip planet, bahkan dari dekat", menekankan Frederic Pont dari Geneva Observatory (Swiss). "Bukankah aneh membayangkan bahwa bahkan jika kita menerima gambar dari wahana antariksa masa depan yang mendekati objek semacam itu dalam jarak dekat, tidak akan mudah untuk membedakan apakah itu bintang atau planet?"
Seperti semua bintang, OGLE-TR-122b memang menghasilkan energi di interiornya melalui reaksi nuklir. Namun, karena massanya yang rendah, produksi energi internal ini sangat kecil, terutama dibandingkan dengan energi yang dihasilkan oleh bintang pendampingnya yang mirip matahari.
Yang tidak kalah mencolok adalah fakta bahwa planet ekstrasurya yang mengorbit sangat dekat dengan bintang induknya, yang disebut "Jupiters panas", memiliki jari-jari yang mungkin lebih besar daripada bintang yang baru ditemukan. Radius exoplanet HD209458b, misalnya, sekitar 30% lebih besar dari Jupiter. Dengan demikian secara substansial lebih besar dari OGLE-TR-122b!
Masquerader
Penemuan ini juga memiliki implikasi mendalam untuk pencarian exoplanet yang sedang berlangsung. Pengamatan ini dengan jelas menunjukkan bahwa beberapa objek bintang dapat menghasilkan sinyal fotometrik yang sama persis (perubahan kecerahan) seperti transit planet seperti Jupiter [6]. Terlebih lagi, penelitian ini menunjukkan bahwa bintang seperti itu tidak jarang.
Bintang seperti OGLE-TR-122b dengan demikian menjadi penyamarkan di antara planet ekstrasurya raksasa dan perawatan terluar diperlukan untuk membedakan mereka dari sepupu planet mereka. Mengungkap bintang kecil seperti itu hanya dapat dilakukan dengan tindak lanjut pengukuran spektral resolusi tinggi dengan teleskop terbesar. Masih banyak pekerjaan di depan untuk Teleskop Sangat Besar!
Informasi lebih lanjut
Informasi yang terkandung dalam siaran pers ini didasarkan pada artikel penelitian yang akan segera muncul sebagai Surat kepada Editor dalam jurnal penelitian terkemuka "Astronomi & Astrofisika" ("Bintang transit seukuran planet di sekitar OGLE-TR-122" oleh F. Pont et al.). Makalah ini tersedia dalam format PDF di situs web A&A.
Catatan
[1]: Katai coklat, atau "bintang gagal", adalah benda yang hingga 75 kali lebih masif dari Yupiter. Mereka terlalu kecil untuk proses fusi nuklir utama untuk dinyalakan di interiornya.
[2]: Jari-jari planet ukuran Jupiter sekitar 10 kali lebih kecil dari bintang tipe matahari, yaitu mencakup sekitar 1/100 permukaan bintang itu dan karenanya ia memblokir sekitar 1% dari cahaya bintang. selama transit.
[3]: Tim ini terdiri dari Fr? D? Ric Pont, Michel Mayor, Didier Queloz dan St? Phane Udry dari Geneva Observatory di Switzerland, Claudio Melo dari ESO-Chile, Fran B oy di Observatoire Astronomique Marseille Provence di Prancis , dan Nuno Santos dari Lisbon Astronomical Observatory, Portugal.
[4]: Jumlah ini untuk mengukur kecepatan 180 km / jam. Sebagai perbandingan, gerakan Matahari yang disebabkan oleh Jupiter adalah sekitar 13 m / s atau 47 km / jam. Gerakan ini sebanding dengan massa planet dan berbanding terbalik dengan akar kuadrat jaraknya dari bintang.
[5]: Untuk bintang normal seperti Matahari yang zatnya berperilaku seperti gas sempurna, ukuran bintang sebanding dengan massa. Namun, untuk bintang bermassa rendah, efek kuantum menjadi penting dan materi bintang menjadi "merosot", menolak kompresi jauh lebih banyak daripada gas sempurna. Untuk objek dengan massa di bawah 75 kali massa Jupiter, mis., Katai coklat, masalahnya sepenuhnya merosot dan ukurannya tidak bergantung pada massa.
[6]: Perhatikan bahwa objek transit yang jauh - bintang atau planet - akan selalu menghasilkan "dip" kecerahan, betapapun cerahnya cahaya itu sendiri. Sebelum dan sesudah transit, kecerahan yang terekam sama dengan jumlah dari kecerahan bintang pusat dan dari objek yang mengorbit. Selama transit, kecerahan yang terekam adalah jumlah ini dikurangi cahaya yang dipancarkan oleh bagian dari bintang pusat yang dikaburkan.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
