Berkat kamera kontras tinggi baru yang kuat yang dipasang di Very Large Telescope, foto telah diperoleh dari pengiring bermassa rendah yang sangat dekat dengan bintang. Ini telah memungkinkan para astronom untuk mengukur secara langsung massa benda muda yang sangat rendah untuk pertama kalinya.
Objek, lebih dari 100 kali lebih redup dari bintang inangnya, masih 93 kali lebih besar dari Jupiter. Dan tampaknya hampir dua kali lebih berat dari yang diprediksi oleh teori.
Oleh karena itu penemuan ini menunjukkan bahwa, karena kesalahan dalam model, para astronom mungkin telah melebih-lebihkan jumlah "planet katai coklat" muda dan "planet ekstrasolar" mengambang bebas ".
Kombinasi yang unggul
Bintang dapat ditandai oleh banyak parameter. Tapi satu yang paling penting: massa. Massa bintanglah yang akan menentukan nasibnya. Maka tidak mengherankan bahwa para astronom ingin mendapatkan ukuran yang tepat dari parameter ini.
Namun ini bukan tugas yang mudah, terutama untuk yang paling kecil, yaitu di perbatasan antara bintang dan benda kerdil coklat. Katai coklat, atau "bintang gagal", adalah objek yang hingga 75 kali lebih masif dari Jupiter, terlalu kecil untuk proses fusi nuklir besar untuk dinyalakan di bagian dalamnya.
Untuk menentukan massa bintang, umumnya astronom melihat pergerakan bintang dalam sistem biner. Dan kemudian menerapkan metode yang sama yang memungkinkan menentukan massa Bumi, mengetahui jarak Bulan dan waktu yang dibutuhkan untuk satelitnya untuk menyelesaikan satu orbit penuh (yang disebut "Hukum Ketiga Kepler"). Dengan cara yang sama, mereka juga mengukur massa Matahari dengan mengetahui jarak Bumi-Matahari dan waktu - satu tahun - dibutuhkan planet kita untuk melakukan tur keliling Matahari.
Masalah dengan benda bermassa rendah adalah bahwa benda itu sangat redup dan akan sering disembunyikan dalam cahaya bintang yang lebih terang yang mereka orbit, juga bila dilihat dalam teleskop besar.
Namun para astronom telah menemukan cara untuk mengatasi kesulitan ini. Untuk ini, mereka bergantung pada kombinasi dari strategi pengamatan yang dipertimbangkan dengan baik dengan instrumen canggih.
Kamera kontras tinggi
Pertama, para astronom yang mencari benda bermassa sangat rendah memandangi bintang muda di dekatnya karena benda bermassa rendah akan menjadi paling cemerlang ketika mereka masih muda, sebelum mereka berkontraksi dan mendingin.
Dalam kasus khusus ini, tim astronom internasional [1] yang dipimpin oleh Laird Close (Steward Observatory, University of Arizona), mempelajari bintang AB Doradus A (AB Dor A). Bintang ini terletak sekitar 48 tahun cahaya dan "hanya" berusia 50 juta tahun. Karena posisi di langit AB Dor A "goyah", karena tarikan gravitasi objek seperti bintang, diyakini sejak awal 1990-an bahwa AB Dor A harus memiliki teman bermassa rendah.
Untuk memotret pendamping ini dan memperoleh satu set data yang komprehensif tentang hal itu, Close dan rekan-rekannya menggunakan instrumen baru pada Teleskop Sangat Besar Eropa Southern Observatory. Kamera optik adaptif kontras tinggi baru ini, NACO Simurrentous Differential Imager, atau NACO SDI [2], secara khusus dikembangkan oleh Laird Close dan Rainer Lenzen (Institut Max-Planck-Astronomi di Heidelberg, Jerman) untuk berburu planet ekstrasurya. Kamera SDI meningkatkan kemampuan VLT dan sistem optik adaptifnya untuk mendeteksi sahabat yang samar yang biasanya akan hilang dalam sorotan bintang utama.
Sebuah premier dunia
Mengalihkan kamera ini ke arah AB Dor A pada Februari 2004, untuk pertama kalinya mereka dapat membayangkan teman yang begitu samar - 120 kali lebih redup daripada bintangnya - dan sangat dekat dengan bintangnya.
Kata Markus Hartung (ESO), anggota tim: "Premier dunia ini hanya mungkin karena kemampuan unik dari instrumen NACO SDI pada VLT. Faktanya, Teleskop Luar Angkasa Hubble mencoba tetapi gagal mendeteksi rekannya, karena terlalu redup dan terlalu dekat dengan cahaya bintang utama. ”
Jarak kecil antara bintang dan pendamping lemah (0,156 arcsec) adalah sama dengan lebar koin Euro satu (2,3 cm) ketika terlihat 20 km jauhnya. Rekannya, yang disebut AB Dor C, terlihat pada jarak 2,3 kali jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari. Ini menyelesaikan siklus di sekitar bintang inangnya dalam 11,75 tahun pada orbit yang agak eksentrik.
Dengan menggunakan lokasi persis rekannya, bersama dengan 'goyangan' bintang yang dikenal, para astronom kemudian dapat secara akurat menentukan massa rekan. Objek, lebih dari 100 kali lebih redup dari bintang utamanya, memiliki sepersepuluh dari massa bintang inangnya, mis., 93 kali lebih masif dari Yupiter. Dengan demikian sedikit di atas batas katai coklat.
Menggunakan NACO pada VLT, para astronom selanjutnya mengamati AB Dor C pada panjang gelombang inframerah dekat untuk mengukur suhu dan luminositasnya.
"Kami terkejut menemukan bahwa pendamping itu 400 derajat (Celcius) lebih dingin dan 2,5 kali lebih redup daripada yang diprediksi model terbaru untuk objek massa ini," kata Close.
"Teori memprediksikan bahwa benda yang bermassa rendah dan dingin ini sekitar 50 massa Jupiter. Tapi teori itu salah: objek ini memang antara 88 hingga 98 massa Jupiter. "
Oleh karena itu, temuan baru ini menantang gagasan saat ini tentang populasi katai coklat dan kemungkinan keberadaan planet ekstrasolar "mengambang bebas" yang dipublikasikan secara luas.
Memang, jika benda-benda muda yang sampai sekarang diidentifikasi sebagai katai coklat dua kali lebih besar dari yang diperkirakan, banyak yang pasti bintang bermassa rendah. Dan benda-benda yang baru-baru ini diidentifikasi sebagai planet "mengambang bebas" kemungkinan besar adalah kerdil coklat bermassa rendah.
Bagi Close dan rekan-rekannya, "penemuan ini akan memaksa para astronom untuk memikirkan kembali apa sebenarnya benda terkecil yang diproduksi di alam."
Informasi lebih lanjut
Karya yang disajikan di sini muncul sebagai Surat dalam terbitan Nature 20 Januari (“Kalibrasi dinamis hubungan massa-luminositas pada massa bintang dan usia muda yang sangat rendah” oleh L. Close et al.).
Catatan
[1]: Tim ini terdiri dari Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek dan Beth Biller (Steward Observatory, Universitas Arizona, Tucson, AS), Rainer Lenzen dan Wolfgang Brandner (Institut Max-Planck untuk Astronomie, Heidelberg, Jerman), Jose C. Guirado (Universitas Valencia, Spanyol), dan Markus Hartung dan Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: Kamera NACO SDI adalah jenis kamera unik yang menggunakan optik adaptif, yang menghilangkan efek kabur dari atmosfer Bumi untuk menghasilkan gambar yang sangat tajam. SDI membagi cahaya dari satu bintang menjadi empat gambar yang identik, kemudian meneruskan sinar yang dihasilkan melalui empat filter yang sedikit berbeda (sensitif metana). Ketika berkas cahaya yang disaring mengenai susunan detektor kamera, para astronom dapat mengurangi gambar sehingga bintang yang cerah menghilang, mengungkapkan objek yang lebih redup dan lebih dingin yang tersembunyi di lingkaran cahaya bintang yang tersebar ("silau"). Gambar unik dari satelit Saturnus Titan yang diperoleh sebelumnya dengan NACO SDI diterbitkan dalam ESO PR 09/04.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
