Credito d'immagine: Gemelli
Grazie al sistema di ottica adattiva dell'osservatorio Gemelli, gli astronomi sono stati in grado di individuare una nana marrone in orbita attorno a una stella solo tre volte la distanza della Terra dal Sole. Questa coppia appena scoperta, LHS 2397a, si trova a soli 46 anni luce dalla Terra ed è la più vicina separazione di una stella binaria mai scoperta. Il telescopio Gemini con base alle Hawaii è così potente perché utilizza uno specchio flessibile che contrasta la sfocatura causata dall'atmosfera terrestre.
Gli astronomi che utilizzano la tecnologia ottica adattiva sul Gemini North Telescope hanno osservato una nana marrone in orbita attorno a una stella a bassa massa a una distanza paragonabile a appena tre volte la distanza tra la Terra e il Sole. Questa è la distanza di separazione più vicina mai trovata per questo tipo di sistema binario usando l'imaging diretto.
La scoperta da record è solo una delle decine di sistemi binari leggeri osservati nello studio. Insieme, forniscono una nuova prospettiva sulla formazione di sistemi stellari e su come potrebbero formarsi corpi più piccoli nell'Universo (compresi i grandi pianeti).
"Utilizzando le avanzate capacità di imaging di Gemini, siamo stati in grado di risolvere chiaramente questa coppia binaria in cui la distanza tra la nana marrone e la sua stella madre è solo circa il doppio della distanza di Marte dal Sole", ha detto la membro del team Melanie Freed, una studentessa laureata all'Università dell'Arizona a Tucson. Con una massa stimata di 38-70 volte la massa di Giove, la nana marrone appena identificata si trova a tre volte la distanza Sole-Terra (o 3,0 unità astronomiche) dalla sua stella madre. La stella, nota come LHS 2397a, dista solo 46 anni luce dalla Terra. Il movimento di questo oggetto nel cielo indica che è una vecchia stella a massa molto bassa.
Il precedente record di imaging per la distanza più vicina tra una nana marrone e il suo genitore (una stella molto più luminosa, simile al Sole) era quasi cinque volte maggiore a 14 UA. Un'unità astronomica (AU) è uguale alla distanza media tra la Terra e il Sole o circa 150 milioni di chilometri (93 milioni di miglia).
Spesso rappresentati come "stelle fallite", le nane brune sono più grandi dei pianeti giganti come Giove, ma le loro masse individuali sono meno dell'8% della massa del Sole (75 masse di Giove), quindi non sono abbastanza grandi da brillare come una stella. I nani bruni sono meglio visti nell'infrarosso perché il calore superficiale viene rilasciato mentre si contraggono lentamente. Il rilevamento di compagni nani bruni entro 3 UA di un'altra stella è un passo importante verso l'imaging di pianeti enormi attorno ad altre stelle.
Questa squadra dell'Università dell'Arizona guidata dal Dr. Laird Close ha usato il Gemini North Telescope per rilevare undici altri compagni a bassa massa, suggerendo che queste coppie binarie a bassa massa potrebbero essere abbastanza comuni. La scoperta di così tante coppie a bassa massa è stata una sorpresa, dato l'argomento secondo cui la maggior parte delle stelle a bassissima massa e nane brune si pensava fossero oggetti solitari che vagavano attraverso lo spazio da soli dopo essere stati espulsi dai loro stellari durante il processo di formazione stellare.
"Abbiamo completato il primo rilevamento adattativo basato sull'ottica delle stelle con circa 1/10 della massa del Sole, e abbiamo scoperto che la natura non discrimina le stelle a bassa massa quando si tratta di creare coppie binarie strette", ha detto Close, un assistente professore di astronomia all'Università dell'Arizona. Il Dr. Close è l'autore principale di un documento presentato oggi al Brown Dwarfs International Astronomical Union Symposium a Kona, nelle Hawaii, ed è il principale investigatore del sondaggio sulle stelle a bassa massa.
Il team ha esaminato 64 stelle a bassa massa (identificate in origine da John Gizis dell'Università del Delaware) che apparivano come stelle soliste nelle immagini a bassa risoluzione del sondaggio a infrarossi a tutto cielo 2MASS. Una volta che il team ha utilizzato l'ottica adattiva su Gemini per rendere le immagini dieci volte più nitide, dodici di queste stelle hanno rivelato di avere compagni intimi. Sorprendentemente, il team di Close ha scoperto che le distanze di separazione tra le stelle a bassa massa e i loro compagni erano significativamente inferiori alle aspettative.
"Riteniamo che i compagni di stelle a bassa massa siano in genere solo 4 UA dalle loro stelle primarie, sorprendentemente vicini tra loro", ha dichiarato il membro del team Nick Siegler, uno studente laureato dell'Università dell'Arizona. "I binari più massicci hanno separazioni tipiche più vicine ai 30 UA e molti binari sono molto più ampi di questo." Le nuove osservazioni sui Gemelli, ha affermato Close, "implicano fortemente che le stelle a bassa massa non hanno compagni lontani dalle loro primarie". Risultati simili erano stati trovati in precedenza da un team guidato dal Dr. Eduardo L. Martin dell'Istituto di astronomia dell'Università delle Hawaii in un sondaggio di 34 stelle a bassissima massa e nane brune nel cluster delle Pleiadi condotto con il telescopio spaziale Hubble. Queste due indagini insieme dimostrano chiaramente che esiste una carenza intrigante di nane brune in separazioni superiori a 20 UA da stelle a bassa massa e altre nane brune.
Il team prevede che una su cinque stelle a bassa massa abbia un compagno con una separazione nella gamma (3-200 UA). All'interno di questo intervallo di separazione, gli astronomi hanno osservato una frequenza simile di compagni stellari più massicci attorno a stelle più grandi simili al Sole.
Nel loro insieme, questi nuovi risultati suggeriscono che (contrariamente alla teoria) i binari a bassa massa possono formarsi in un processo simile a quello dei binari più massicci. In effetti, questa scoperta aggiunge alla crescente evidenza di altri gruppi che la percentuale di sistemi binari è simile per i corpi che vanno dalla gamma di una massa solare a un minimo di 0,05 masse solari (o 52 volte la massa di Giove). Ad esempio, un gruppo guidato da Neill Reid dello Space Telescope Science Institute e dall'Università della Pennsylvania è giunto a una conclusione simile con un campione più piccolo di 20 stelle anche di massa inferiore e nane brune osservate con il telescopio spaziale Hubble.
Il fatto che le stelle a bassa massa abbiano compagni nani marroni a bassa massa all'interno di 5 UA è anche sorprendente perché l'esatto contrario è vero attorno alle stelle simili al Sole. Pochissime stelle simili al Sole hanno compagni nani marroni all'interno di questa distanza, secondo studi di velocità radiale. "Questa mancanza di compagni nani marroni entro 5 UA delle stelle simili al Sole è stata chiamata il" deserto nano bruno "", ha osservato Close. "Tuttavia, vediamo che probabilmente non esiste un deserto nano marrone attorno alle stelle a bassa massa."
Questi risultati formano importanti vincoli per i teorici che lavorano per capire in che modo la massa di una stella influenza la massa e la distanza di separazione dei compagni che si formano con essa. "Qualsiasi modello accurato di formazione di stelle e pianeti deve riprodurre queste osservazioni", ha detto Close.
Queste osservazioni sono state possibili solo grazie alla combinazione del sistema di imaging adattivo dell'ottica Hokupa unicamente sensibile dell'University of Hawaii e alle prestazioni tecniche dei telescopi Gemini. La sensibilità del sistema Hokupa è dovuta al concetto di rilevamento del fronte d'onda di curvatura sviluppato dal Dr. Francois Roddier. L'ottica adattiva è una tecnologia sempre più cruciale che elimina la maggior parte della "sfocatura" causata dalla turbolenza nell'atmosfera terrestre (vale a dire, il battito delle stelle). Lo fa regolando rapidamente la forma di uno specchio flessibile più piccolo speciale per adattarsi alla turbolenza locale, basato sul feedback in tempo reale al sistema di supporto dello specchio dalle osservazioni della stella a bassa massa. Hokupa’a può contare singoli fotoni (particelle di luce) e quindi può affinare accuratamente anche stelle molto deboli (cioè a bassa massa).
Le immagini dell'ottica adattiva del vicino infrarosso realizzate dal telescopio Gemini di 8 metri in questo sondaggio erano due volte più nitide di quelle che possono essere fatte alle stesse lunghezze d'onda dal telescopio spaziale Hubble in orbita attorno alla Terra, 2,4 metri. L'unica indagine a terra nel suo genere, questo lavoro ha richiesto cinque notti nell'arco di un anno con il sistema Hokupa al Gemini Nord.
È importante notare che le distanze utilizzate qui sono misurate sul cielo. Le separazioni orbitali reali potrebbero essere leggermente più grandi una volta che l'orbita completa di questi binari sarà nota in futuro.
Altri membri del team scientifico includono James Liebert (Steward Observatory, University of Arizona), Wolfgang Brandner (European Southern Observatory, Garching, Germany), Eduardo Martin e Dan Potter (Institute for Astronomy, University of Hawaii).
Le osservazioni qui riportate fanno parte di un sondaggio in corso. I risultati iniziali delle prime 20 stelle a bassa massa del nostro sondaggio sono stati pubblicati nel numero del 1 ° marzo 2002 di The Astrophysical Journal Letters vol 567 Pagine L53-L57.
Immagini e illustrazioni relative a questo comunicato stampa sono disponibili su Internet all'indirizzo: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
Laird Close può essere contattato al numero 520 / 626-5992, [protezione e-mail], dopo il suo ritorno nel suo ufficio il 28 maggio.
Questo sondaggio è stato supportato in parte dall'U.S. Air Force Office of Scientific Research e dal Steward Observatory dell'Università dell'Arizona. Hokupa’a è supportato dal gruppo di ottica adattiva dell'Università delle Hawaii e dalla National Science Foundation.
L'Osservatorio Gemini è una collaborazione internazionale che ha costruito due identici telescopi da 8 metri. I telescopi si trovano a Mauna Kea, nelle Hawaii (Nord Gemelli) e Cerro Pach? N nel Cile centrale (Sud Gemelli), e quindi forniscono una copertura completa di entrambi gli emisferi del cielo. Entrambi i telescopi incorporano nuove tecnologie che consentono a specchi grandi e relativamente sottili sotto controllo attivo di raccogliere e focalizzare le radiazioni ottiche e infrarosse dallo spazio.
L'Osservatorio Gemini fornisce alle comunità astronomiche di ciascun paese partner strutture astronomiche all'avanguardia che allocano il tempo di osservazione in proporzione al contributo di ciascun paese. Oltre al sostegno finanziario, ogni paese fornisce anche importanti risorse scientifiche e tecniche. Le agenzie di ricerca nazionali che formano il partenariato Gemini includono: la National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti, il Consiglio di ricerca in fisica e astronomia delle particelle del Regno Unito (PPARC), il Consiglio di ricerca nazionale canadese (NRC), il Comisi cileno? in Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), l'Australian Research Council (ARC), il Consejo argentino Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas (CONICET) e il Conselho Nacional de Desenvolvimento brasiliano Cient? fico e Tecnol? gico (CNPq) ). L'Osservatorio è gestito dall'Associazione delle università per la ricerca in Astronomia, Inc. (AURA) in virtù di un accordo di cooperazione con NSF. L'NSF funge anche da agenzia esecutiva per la partnership internazionale.
Per ulteriori informazioni, consultare il sito Web Gemini all'indirizzo: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
Fonte originale: Gemini
