קרדיט תמונה: מזל תאומים
בזכות מערכת האופטיקה האדפטיבית של מצפה הכוכבים מזל תאומים, אסטרונומים הצליחו להבחין בגמד חום המקיף כוכב רק פי שלושה ממרחק כדור הארץ לשמש. הזוג החדש שהתגלה, LHS 2397a, ממוקם רק 46 שנות אור מכדור הארץ והוא ההפרדה הקרובה ביותר של כוכב בינארי שנחשף אי פעם. הטלסקופ מזל תאומים מבוסס הוואי הוא כה עוצמתי מכיוון שהוא משתמש במראה גמישה העומדת בפני הטשטוש שגורמת האטמוספרה של כדור הארץ.
אסטרונומים המשתמשים בטכנולוגיית אופטיקה אדפטיבית בטלסקופ ג'מיני הצפוני נצפו בגמד חום המקיף כוכב בעל מסה נמוכה במרחק השווה פי שלושה רק מהמרחק בין כדור הארץ לשמש. זהו מרחק ההפרדה הקרוב ביותר שנמצא אי פעם לסוג זה של מערכת בינארית באמצעות הדמיה ישירה.
הממצא שובר שיאים הוא רק אחת מתריסר מערכות בינאריות קלות משקל שנצפו במחקר. יחד הם מספקים נקודת מבט חדשה על היווצרות מערכות כוכבים וכיצד גופים קטנים יותר ביקום (כולל כוכבי לכת גדולים) עשויים להיווצר.
"על ידי שימוש ביכולות ההדמיה המתקדמות של מזל תאומים, הצלחנו לפתור בבירור את הזוג הבינארי הזה, כאשר המרחק בין הגמד החום לכוכב האב שלו הוא בערך פי שניים ממרחק המאדים מהשמש", אמרה חברת הצוות מלאני פריד, סטודנטית לתואר שני. באוניברסיטת אריזונה בטוסון. עם מסה מוערכת של פי 38-70 ממסת יופיטר, הגמד החום שזוהה לאחרונה ממוקם רק פי שלוש מהמרחק-כדור הארץ (או 3.0 יחידות אסטרונומיות) מכוכב האם שלו. הכוכב, המכונה LHS 2397a, נמצא רק 46 שנות אור מכדור הארץ. תנועתו של חפץ זה בשמיים מצביעה על כך שהוא כוכב ישן, בעל מסה נמוכה מאוד.
תיעוד ההדמיה הקודם למרחק הקרוב ביותר בין גמד חום להורה שלו (כוכב בהיר יותר, דמוי שמש) היה גדול כמעט פי חמש ב- 14 בא.או. יחידה אסטרונומית אחת (AU) שווה למרחק הממוצע בין כדור הארץ לשמש או כ -150 מיליון ק"מ (93 מיליון מיילים).
לעתים קרובות מוצגים כ"כוכבים שנכשלו ", גמדים חומים גדולים מכוכבי לכת ענקיים כמו צדק, אך ההמונים האינדיבידואליים שלהם הם פחות מ 8% ממסת השמש (75 המוני צדק), כך שהם לא מספיק מסיביים כדי להאיר כמו כוכב. הגמדים החומים נצפים בצורה הטובה ביותר באינפרא אדום מכיוון שחום פני השטח משתחרר כאשר הם מתכווצים אט אט. גילוי לוויה של גמדים חומים בתוך 3 AU לפונדק של כוכב אחר הוא צעד חשוב לעבר הדמיה של כוכבי לכת מסיביים סביב כוכבים אחרים.
צוות זה של אוניברסיטת אריזונה בראשות ד"ר ליירד קלוז השתמש בטלסקופ תאומים צפון כדי לאתר אחד עשרה מלווים אחרים במסה נמוכה, מה שמציע כי זוגות בינאריים נמוכים במסתם עשויים להיות נפוצים למדי. גילוים של זוגות כה רבים בעלי מסה נמוכה היה מפתיע בהתחשב בטיעון שרוב הכוכבים הנמוכים והמוני גוונים חומים מאוד נחשבו לחפצי סולו הנודדים על אף החלל לבדם לאחר שפונו מהפעוטונים הכוכבים שלהם במהלך היווצרות הכוכבים.
"השלמנו את סקר הכוכבים הראשון עם אופטיקה אדפטיבית בכוכבים בערך 1/10 ממסת השמש, וגילינו שהטבע אינו מפלה את הכוכבים בעלי המונים הנמוכים כשמדובר ביצירת זוגות בינאריים צמודים," אמר קלוז, עוזר. פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת אריזונה. ד"ר קלוז הוא הכותב הראשי במאמר שהוצג היום בסימפוזיון האיחוד האסטרונומי הבינלאומי גמדי בראון בקונה, הוואי, והוא החוקר הראשי של סקר הכוכבים הנמוך המונים.
הצוות בחן 64 כוכבים בעלי מסה נמוכה (שזוהה במקור על ידי ג'ון ג'יזיס מאוניברסיטת דלאוור) שנראו ככוכבי סולו בתמונות ברזולוציה נמוכה יותר מסקר האינפרא אדום של כל השמים. ברגע שהצוות השתמש באופטיקה אדפטיבית על מזל תאומים כדי להפוך תמונות חדות פי עשרה, נחשפו שנים עשר מכוכבים אלה כמלווים קרובים. באופן מפתיע, צוותו של קלוז מצא כי מרחקי ההפרדה בין הכוכבים במסה הנמוכה לבין חבריהם היו פחותים מהצפוי.
"אנו מוצאים שמלווים לכוכבים בעלי מסה נמוכה הם בדרך כלל רק 4 AU מהכוכבים הראשיים שלהם. זה מפתיע קרוב זה לזה," אמר חבר הצוות ניק סיגלר, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת אריזונה. "לבינאריים גדולים יותר יש הפרדות טיפוסיות קרוב יותר ל 30 AU, והרבה בינאריים הרבה יותר רחבים מזה." מהתצפיות החדשות של מזל תאומים, קלוז, אמרו "מרמזות רבות על כך שלכוכבים בעלי המונים הנמוכים אין בני לוויה שהם רחוקים מהפריימריז שלהם." תוצאות דומות נמצאו בעבר על ידי צוות בראשותו של ד"ר אדוארדו ל. מרטין ממכון האסטרונומיה של אוניברסיטת הוואי בסקר שנערך על 34 כוכבים נמוכים מאוד וגמדים חומים באשכול הפליאדות שבוצע באמצעות טלסקופ החלל האבל. שני הסקרים הללו ביחד מדגימים בבירור שיש גידול מסקרן של גמדים חומים בפרידות הגדולות מ- 20 AU מכוכבים בעלי מסה נמוכה מאוד וגמדים חומים אחרים.
הצוות מקרין כי לאחד מכל חמישה כוכבים בעלי מסה נמוכה יש בן לוויה עם הפרדה בטווח (3-200 AU). בתוך טווח ההפרדה הזה, האסטרונומים צפו בתדירות דומה של בני לוויה מאסיביים יותר סביב כוכבים גדולים יותר כמו שמש.
בתופעה כולה, תוצאות חדשות אלה מצביעות על כך (בניגוד לתיאוריה) בינריונים בעלי מסה נמוכה עשויים להיווצר בתהליך דומה לזה של בינאריים מסיביים יותר. אכן, ממצא זה מוסיף לראיות שהולכות וגוברות מקבוצות אחרות כי אחוז המערכות הבינאריות דומה לגופים המשתרעים על טווח מסה סולארית אחת למעט 0,05 מסות שמש (או 52 פעמים המסה של צדק). לדוגמה, קבוצה בראשותו של ניל ריד מהמכון למדעי טלסקופ החלל ואוניברסיטת פנסילבניה הגיעה למסקנה דומה עם מדגם קטן יותר של 20 כוכבים בהמונים נמוכים אפילו יותר וגמדים חומים שנצפו באמצעות טלסקופ החלל האבל.
העובדה שלכוכבים בעלי מסה נמוכה יש כל לוויה גמדים חומים בעלי מסה נמוכה בתוך 5 AU, מפתיעה גם מכיוון שההיפך הגמור הוא נכון לכוכבים דמויי שמש. במעט מאוד כוכבים דמויי שמש יש בני לוויה גמדים חומים שנמצאים במרחק זה, על פי מחקרי המהירות הרדיאלית. "חוסר זה של בני לוויה גמדים חומים בתוך 5 באוגוסט לכוכבים דמויי שמש נקרא 'המדבר הגמדי החום'," ציין קלוז. "עם זאת, אנו רואים כי ככל הנראה אין מדבר גמדי חום סביב כוכבים בעלי מסה נמוכה."
תוצאות אלה מהוות אילוצים חשובים עבור תיאורטיקנים הפועלים להבנת כיצד מסת הכוכב משפיעה על המסה ומרחק ההפרדה של הלווים המתגבשים עימו. "כל מודל מדויק של היווצרות כוכב וכוכב לכת צריך לשחזר את התצפיות הללו," אמר קלוז.
תצפיות אלה היו אפשריות רק בגלל השילוב של מערכת הדמיה אופטיקה אדפטיבית של אוניברסיטת הוואי, הרגישה באופן ייחודי, לבין הביצועים הטכניים של טלסקופ תאומים. הרגישות של מערכת Hokupa'a נובעת מתפיסת חישת הגל-עקמומיות שפותחה על ידי ד"ר פרנסואה רודייה. אופטיקה אדפטיבית היא טכנולוגיה מכריעה יותר ויותר שמבטלת את מרבית ה"טשטוש "הנגרם על ידי הסערה באטמוספירה של כדור הארץ (כלומר, נצנוץ הכוכבים). זה עושה זאת על ידי התאמה מהירה של צורת מראה מיוחדת וגמישה קטנה יותר, כך שתתאים לסערה מקומית, המבוססת על משוב בזמן אמת למערכת התמיכה של המראה מהתצפיות על הכוכב בעל המסה הנמוכה. Hokupa'a יכול לספור פוטונים בודדים (חלקיקי אור) וכך הוא יכול לחדד במדויק אפילו כוכבים קלושים מאוד (כלומר, בעלי מסה נמוכה).
תמונות האופטיקה האדפטיבית כמעט-אינפרא אדום שנעשו על ידי טלסקופ ג'מיני בגודל 8 מטרים בסקר זה היו חדות פי שניים מתמונות שניתן לבצע באותה אורכי גל על ידי טלסקופ החלל האבל המנשא 2.4 מטרים. הסקר הבסיסי היחיד מסוגו, עבודה זו דרשה חמישה לילות במשך שנה עם מערכת Hokupa'a בג'מיני צפון.
חשוב לציין כי המרחקים הנהוגים כאן נמדדים בשמיים. ההפרדות האמיתיות של המסלול עשויות להיות מעט גדולות יותר לאחר שהמסלול המלא של הבינאריות הללו ידוע בעתיד.
בין חברי צוות המדע האחרים נמנים ג'יימס ליברט (מצפה הכוכבים סטיוורד, אוניברסיטת אריזונה), וולפגנג ברנדנר (מצפה הכוכבים האירופי הדרומי, גרצ'ינג, גרמניה), ואדוארדו מרטין ודן פוטר (המכון לאסטרונומיה, אוניברסיטת הוואי).
התצפיות המדווחות כאן הן חלק מסקר מתמשך. תוצאות ראשוניות מתוך 20 הכוכבים הראשונים במסה נמוכה של הסקר שלנו פורסמו בגיליון 1 במרץ 2002 של כתב העת The Astrophysical Journal vol 567 עמודים L53-L57.
תמונות ואיורים הקשורים במהדורת חדשות זו זמינים באינטרנט בכתובת: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
ניתן ליצור קשר עם Laird Close בטלפון 520 / 626-5992, [מוגן בדוא"ל], לאחר שהוא חוזר למשרדו ב- 28 במאי.
סקר זה נתמך בחלקו על ידי משרד חיל האוויר האמריקני למחקר מדעי ומצפה הכוכבים של אוניברסיטת אריזונה. Hokupa'a נתמך על ידי קבוצת אופטיקה אדפטיבית של אוניברסיטת הוואי והקרן הלאומית למדע.
מצפה הכוכבים מזל תאומים הוא שיתוף פעולה בינלאומי שבנה שני טלסקופים זהים בגודל 8 מטרים. הטלסקופים ממוקמים במאונה קאה, הוואי (צפון תאומים) וסרו פאצ'אן שבמרכז צ'ילה (מזל תאומים דרום), ומכאן מספקים כיסוי מלא של שתי חצאי השמיים. שני הטלסקופים משלבים טכנולוגיות חדשות המאפשרות מראות גדולות ודקות יחסית הנמצאות תחת שליטה פעילה לאסוף ולמקד קרינה אופטית וגם אינפרא אדום מהחלל.
מצפה הכוכבים מזל תאומים מספק לקהילות האסטרונומיות בכל מדינה שותפה מתקנים אסטרונומיים מהמתקדמים המקצים זמן צפייה ביחס לתרומה של כל מדינה. בנוסף לתמיכה הכספית, כל מדינה תורמת למשאבים מדעיים וטכניים משמעותיים. סוכנויות המחקר הלאומיות המרכיבות את השותפות Gemini כוללות: הקרן הלאומית למדע של ארה"ב (NSF), המועצה לחקר הפיזיקה והאסטרונומיה של בריטניה (PPARC), מועצת המחקר הלאומית הקנדית (NRC), הקומיסי הצ'ילי, Nacional de Investigaci? n Cientifica y Tecnol? gica (CONICYT), מועצת המחקר האוסטרלית (ARC), ה- Consejo Nacional de Investigaciones Cient? ficas y T? cnicas הארגנטינאי (CONICET) וה Conselho Nacional de Desenvolvimento הברזילאי Cient? fico e Tecnol? gico (CNPq) ). המצפה מנוהל על ידי איגוד האוניברסיטאות למחקר באסטרונומיה בע"מ (AURA) במסגרת הסכם שיתופי עם NSF. NSF משמשת גם כסוכנות המבצעת לשותפות בינלאומית.
למידע נוסף ראו באתר מזל תאומים בכתובת: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
המקור המקורי: מהדורת חדשות תאומים
