נכון לעכשיו, בטח שמעתם שהאסטרונומים הפיקו את מפת מזג האוויר העולמית הראשונה לגמד חום. (אם לא, תוכל למצוא את הסיפור כאן.) אולי אפילו בניתם את דגם הקוביה או את דגם בלון האוריגמי של פני השטח של הגמד החום לוהמן 16B שהציעו החוקרים (כאן).
מכיוון שאחד הכובעים שלי הוא זה של קצין המידע הציבורי במכון מקס פלאנק לאסטרונומיה, שם התרחש רוב יצירת המפות, הייתי מעורב בכתיבת הודעה לעיתונות על התוצאה. אבל היבט אחד שמצאתי מעניין במיוחד לא קיבל שם הרבה כיסוי. זה שהמחקר הספציפי הזה הוא דוגמה טובה לאופן שבו אסטרונומיה מהירה יכולה להיות בימינו, ובאופן כללי יותר, היא מראה כיצד פועל מחקר אסטרונומי. אז הנה מראה מאחורי הקלעים - ביצוע, אם תרצו - למפת פני הגמד החומה הראשונה (ראו תמונה מימין).
כמו במדעים אחרים, אם אתה רוצה להיות אסטרונום מצליח, אתה צריך לעשות משהו חדש, ולחרוג ממה שעשה בעבר. בסופו של דבר זה עוסק בתוצאות חדשות שניתן לפרסם. לפעמים התקדמות כזו מונעת על ידי זמינות טלסקופים גדולים יותר ומכשירים רגישים יותר. לפעמים מדובר במאמץ ובסבלנות, כמו סקר מספר גדול של חפצים והסקת מסקנות מהנתונים שזכית בהם.
ההמצאה ממלאת תפקיד משמעותי. חשבו על הטלסקופים, המכשירים ושיטות הניתוח שפותחו על ידי אסטרונומים ככלי התיבה בארגז כלים הצומח כל הזמן. אחת הדרכים להשיג תוצאות חדשות היא לשלב כלים אלה בדרכים חדשות, או ליישם אותם על אובייקטים חדשים.
לכן סצינת הפתיחה שלנו אינה מיוחדת באסטרונומיה: היא מציגה את איאן קרוספילד, חוקר פוסט-דוקטורט במכון מקס פלאנק לאסטרונומיה, ומספר עמיתים (כולל מנהל המכון תומאס הנינג) בתחילת מרץ 2013, הדנים באפשרות של החלת שיטה מסוימת אחת למיפוי משטחים מהממים על סוג של חפצים שמעולם לא מיפו בדרך זו לפני כן.
השיטה נקראת הדמיית דופלר. הוא עושה שימוש בעובדה שאור מכוכב מסתובב מוזז מעט בתדירות כאשר הכוכב מסתובב. כאשר עוברים חלקים שונים של המשטחים הכוכבים, המסובבים סביב סיבוב הכוכב, תזוזות התדרים משתנות מעט שונה תלוי היכן ממוקם אזור פולט האור על הכוכב. מתוך וריאציות שיטתיות אלה ניתן לשחזר מפה משוערת של משטח הכוכבים, המציגה אזורים כהים ובהירים יותר. כוכבים רחוקים מדי מכדי שאפילו הטלסקופים הנוכחיים הגדולים ביותר יבדילו את פרטי השטח, אך בדרך זו ניתן לשחזר מפת שטח בעקיפין.
השיטה עצמה אינה חדשה. התפיסה הבסיסית הומצאה בסוף שנות החמישים, ובשנות השמונים ראו מספר יישומים לכוכבים בהירים, מסתובבים אט אט, כאשר אסטרונומים השתמשו בהדמיית דופלר כדי למפות את כתמי הכוכבים הללו (טלאים כהים על משטח כוכב; האנלוגי הכוכב לכתמי שמש).
קרוספילד ועמיתיו תהו: האם ניתן ליישם שיטה זו על ננס חום - מתווך בין כוכב לכת לכוכב, מסיבי יותר מכוכב לכת, אך עם מסה מספקת לאיחוי גרעיני כדי להתלקח בליבת האובייקט ולהפוך אותו לכוכב? למרבה הצער, כמה חישובים מהירים, שלקחו בחשבון מה הטלסקופים והמכשירים הנוכחיים יכולים ואינם יכולים לעשות כמו גם את המאפיינים של גמדים חומים ידועים, הראו שהם לא יעבדו.
המטרות הזמינות היו קלושות מדי, והדמיית דופלר זקוקה להרבה אור: אחת מכיוון שאתה צריך לפצל את האור הזמין לצבעים רבים של ספקטרום, וגם בגלל שאתה צריך לבצע מדידות שונות וקצרות למדי - אחרי הכל, אתה צריך לעקוב אחר שינויי התדר העדינים הנגרמים כתוצאה מאפקט דופלר משתנים עם הזמן.
עד כה, כה רגיל. מרבית הדיונים כיצד לבצע תצפיות מסוג חדש לחלוטין, ככל הנראה מגיעים למסקנה שאי אפשר לעשות זאת - או שלא ניתן לעשות זאת עדיין. אבל במקרה זה, נהג נוסף להתקדמות אסטרונומית עשה את הופעתו: גילוי חפצים חדשים.
ב -11 במרץ, קווין לומן, אסטרונום מאוניברסיטת פן סטייט, הודיע על תגלית משמעותית: באמצעות נתונים של סייר האינפרא אדום רחוק של נאס"א (WISE), הוא זיהה מערכת של שני גמדים חומים המקיפים זה את זה. למרבה הפלא, מערכת זו הייתה במרחק של רק 6.5 שנות אור מכדור הארץ. רק מערכת הכוכבים של Alpha Centauri והכוכב של Barnard קרובים יותר לכדור הארץ. למעשה, הכוכב של ברנרד היה הפעם האחרונה שהתגלה כי אובייקט היה קרוב למערכת השמש שלנו - והגילוי הזה התגלה ב -1916.
אסטרונומים מודרניים אינם ידועים כשאמרו שמות מצועצעים, והאובייקט החדש, אשר נקרא WISE J104915.57-531906.1, לא היה יוצא מן הכלל. למען ההגינות, זה לא נועד להיות שם אמיתי; זה שילוב של מכשיר הגילוי WISE עם קואורדינטות המערכת בשמיים. מאוחר יותר הוצע הייעוד האלטרנטיבי "Luhman 16AB" למערכת, מכיוון שזה היה ה- 16th מערכת בינארית שהתגלתה על ידי קווין לוהמן, כאשר A ו- B מציינים את שני המרכיבים של המערכת הבינארית.
בימינו האינטרנט מעניק לקהילה האסטרונומית גישה מיידית לתגליות חדשות ברגע שהוכרזו. רבים, ככל הנראה רוב האסטרונומים, מתחילים את יום העבודה שלהם על ידי דפדוף בהגשות האחרונות לאסטרו-ph, החלק האסטרופיזי של ה- arXiv, מאגר בינלאומי של מאמרים מדעיים. למעט כמה חריגים - כתבי עת מסוימים מתעקשים על זכויות פרסום בלעדיות למשך זמן מה לפחות - זה המקום בו, ברוב המקרים, אסטרונומים יקבלו את הצצה הראשונה שלהם לכתבי המחקר האחרונים של עמיתיהם.
לוהמן פרסם את מאמרו "גילוי גמד חום בינארי ב -2 Parsecs from the Sun" באסטרו-ph ב- 11 במרץ. עבור קרוספילד וחבריו ב- MPIA, זה היה מחליף משחק. לפתע, כאן היה גמד חום שעבורו ניתן היה להעלות על הדעת דופלר עבודה ולהניב את מפת השטח הראשונה אי פעם של גמד חום.
עם זאת, עדיין דרוש כוח איסוף האור של אחד הטלסקופים הגדולים בעולם כדי לגרום לזה לקרות, וזמן התצפית בטלסקופים כאלה הוא ביקוש גבוה. קרוספילד ועמיתיו החליטו שהם צריכים להחיל מבחן אחד נוסף לפני שהם יגישו מועמדות. כל חפץ המתאים להדמיית דופלר יבהב מעט כל כך, יגדל בהיר מעט וכהה יותר בתורו שטחי משטח בהירים או כהים יותר מסתובבים לנוף. האם לוהמן 16 א 'או 16 ב' הבהבו - אם מדברים על אסטרונום: האם אחד מהם, או אולי שניהם, גילה שונות גבוהה?
האסטרונומיה מגיעה עם מדדי זמן משלה. התקשורת דרך האינטרנט מהירה. אבל אם יש לך רעיון חדש, בדרך כלל, אתה לא יכול פשוט לחכות ללילה ליפול ולהפנות את הטלסקופ שלך בהתאם. עליכם לקבל הצעת תצפית, ותהליך זה לוקח זמן - בדרך כלל בין חצי שנה לשנה בין ההצעה שלכם לתצפיות בפועל. כמו כן, יישום אינו אלא פורמליות. מתקנים גדולים, כמו הטלסקופים הגדולים של מצפה הכוכבים האירופי, או טלסקופים חלליים כמו האבל, בדרך כלל מקבלים יישומים של יותר מפי חמישה מכמות זמן הצפייה שיש בפועל.
אבל יש קיצור דרך - דרך להשלים פרוייקטים מבטיחים במיוחד או ביקורתיים במיוחד בהרבה יותר מהר. זה מכונה "זמן שיקול דעת של הבמאי", מכיוון שמנהל המצפה - או סגן - רשאי לחלק את הנתח הזה של זמן הצפייה לפי שיקול דעתו.
ב -2 באפריל פנתה בת'ר, בת-דוקטור אחרת ל- MPIA (כיום היא באוניברסיטת אדינבורו), לבקשה לשעת שיקול דעת של המנהל בטלסקופ MPG / ESO 2.2 מ 'במצפה הכוכבים לה סילה בצ'ילה. ההצעה אושרה באותו היום.
ההצעה של Biller הייתה ללמוד את Luhman 16A ו- 16B בעזרת מכשיר בשם GROND. המכשיר פותח בכדי לחקור את הזיהוי של פיצוצים עוצמתיים ומרוחקים המכונה התפרצויות קרני גאמה. בעזרת חפצים אסטרונומיים רגילים, אסטרונומים יכולים לקחת את זמנם. עצמים אלה לא ישתנו הרבה במהלך השעות הבאות שאסטרונום מבצע תצפיות, תחילה יש להשתמש בפילטר אחד בכדי לתפוס טווח אחד של אורכי גל (חשוב "אור בצבע אחד"), ואז אחר מסנן לטווח אורך גל אחר. (תמונות אסטרונומיות בדרך כלל מצלמות טווח אחד של אורכי גל - צבע אחד - בכל פעם. אם אתה מסתכל על תמונה צבעונית, זה בדרך כלל תוצאה של סדרת תצפיות, מסנן צבע אחד בכל פעם.)
התפרצויות קרני גאמה ותופעות חולפות אחרות שונות זו מזו. המאפיינים שלהם יכולים להשתנות בסולם זמן של דקות, ולא משאירים זמן לתצפיות עוקבות. לכן GROND מאפשרת תצפיות בו זמניות בשבעה צבעים שונים.
תמונות הציעה להשתמש ביכולת הייחודית של GROND לצורך הקלטת וריאציות בהירות עבור Luhman 16A ו- 16B בשבעה צבעים שונים בו זמנית - סוג של מדידה שמעולם לא בוצעה לפני כן בסולם זה. המידע בו זמנית ביותר שקיבלו חוקרים מגמד חום היה בשני אורכי גל שונים (עבודה של אסתר בוזנלי, אז במצפה הכוכבים של אוניברסיטת אריזונה ועמיתיו). תמונות התנהלה במשך שבע. מכיוון שמשטרי אורך גל שונים במקצת מכילים מידע על גז בצבעים מעט שונים, מדידות כאלה הבטיחו תובנה לגבי מבנה השכבה של הגמדים החומים הללו - עם טמפרטורות שונות המתאימות לשכבות אטמוספריות שונות בגבהים שונים.
עבור קרוספילד ועמיתיו - תמונות שביניהם - מדידה כזו של וריאציות בהירות צריכה גם להראות אם אחד הגמדים החומים היה מועמד טוב להדמיה של דופלר.
כפי שהתברר, הם אפילו לא היו צריכים לחכות כל כך הרבה זמן. קבוצה של אסטרונומים סביב מיכאל גילון הצביעה על הטלסקופ הרובוטי הקטן TRAPPIST, המיועד לגילוי exoplanets על ידי וריאציות הבהירות שהם גורמים כאשר עוברים בין הכוכב המארח שלהם וצופה על כדור הארץ, ללוחמן 16AB. באותו יום בו Biller פנתה בבקשה לזמן התבוננות, ובקשתה אושרה, קבוצת TRAPPIST פרסמה מאמר "מזג אוויר מתפתח במהירות למגניב ביותר מבין שני שכנינו העבריים החדשים", ובו תרשימי בהירות עבור לוהמן 16B.
חדשות אלה תפסו את קרוספילד אלפי מיילים מהבית. חלק מהתצפיות האסטרונומיות אינן מחייבות את האסטרונומים לעזוב את משרדיהם הנעימים - ההצעה נשלחת לאסטרונומים הצוותים באחד הטלסקופים הגדולים, שעושים את התצפיות ברגע שהתנאים נכונים ושולחים את הנתונים בחזרה דרך האינטרנט. אבל סוגים אחרים של תצפיות אכן דורשים מאסטרונומים לנסוע לכל הטלסקופ שמשמש - לצ'ילה, למשל, להוואי או להוואי.
כאשר הוכרזו על וריאציות הבהירות של לוהמן 16B, קרוספילד התבונן בהוואי. הוא וחבריו הבינו מיד כי בהתחשב בתוצאות החדשות, לוהמן 16B עבר מלהיות מועמד אפשרי לטכניקת ההדמיה של דופלר להיות מבטיח. בטיסתו מהוואי בחזרה לפרנקפורט, קרוספילד כתב במהירות הצעה לתצפית דחופה לזמן שיקול דעתו של המנהל ב- CRIRES, ספקטרוגרף שהותקן על אחד הטלסקופים הגדולים מ -8 מטרים במצפה הפרנלי של ESO בצ'ילה, והגיש את בקשתו באפריל 5. כעבור חמישה ימים התקבלה ההצעה.
ב- 5 במאי פנתה המראה הענקית של 8 מטר של אנטו, אחת מארבע טלסקופי היחידות של הטלסקופ הגדול מאוד, לכיוון קבוצת הכוכבים הדרומית Vela ("מפרש הספינה"). האור שאספה הובל אל תוך CRIRES, ספקטרוגרף אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה שמקורר לכ -200 מעלות צלזיוס (-330 פרנהייט) לרגישות טובה יותר.
שלושה ושבועיים לפני כן, בהתאמה, התצפיות של Biller הניבו נתונים עשירים על השונות של שני הגמדים החומים בשבע פסי האורך הגליים המיועדים להם.
בשלב זה לא חלפו יותר מחודשיים בין הרעיון המקורי לתצפיות. אך בפרפרזה על המהירות המפורסמת של אדיסון, אסטרונומיה תצפיתית היא תצפית של 1% והערכה של 99%, שכן הנתונים הגולמיים מנותחים, מתוקנים, בהשוואה למודלים וההסיקות שנעשו לגבי תכונות העצמים שנצפו.
לניטור רב-גל באורך גל של Beth Biller אחר וריאציות בהירות, זה ארך כחמישה חודשים. בתחילת ספטמבר הגישו תמונות ו -17 קואוטורים, קרוספילד ועוד כמה עמיתים ב- MPIA ביניהם, את המאמר שלהם מכתבי כתבי עת אסטרופיסיים (ApJL) לאחר כמה תיקונים, היא התקבלה ב- 17 באוקטובר. החל מה- 18 באוקטובר ואילך, התוצאות היו נגישות באופן מקוון באסטרו-פ, וחודש לאחר מכן פורסמו באתר האינטרנט של ApJL.
בסוף ספטמבר סיימו קרוספילד ועמיתיו את ניתוח ההדמיה של דופלר של נתוני ה- CRIRES. תוצאות ניתוח כזה אף פעם אינן ודאות במאת האחוזים, אך האסטרונומים מצאו את המבנה הסביר ביותר של פני השטח של לוהמן 16B: תבנית של כתמים בהירים וכהים יותר; עננים עשויים ברזל ומינרלים אחרים הנסחפים על גז מימן.
כרגיל בתחום, הטקסט שהגישו ליומן טבע נשלח לשופט - מדען, שנשאר בעילום שם, ונותן המלצות לעורכי כתב העת האם יש לפרסם מאמר מסוים או לא. לרוב, אפילו עבור מאמר שהשופט חושב שיש לפרסם, יש לו המלצות לשיפור. לאחר כמה תיקונים, טבע קיבל את קרוספילד ואח '. מאמר בסוף דצמבר 2013.
עם טבע, אתה רשאי לפרסם רק את הגרסה הסופית, המתוקנת בשרתים של אסטרו-ph או דומים, לא פחות מ- 6 חודשים לאחר הפרסום בכתב העת. כך, בעוד שמספר עמיתים ישמעו על מפת הגמדים החומים ב -9 בינואר בפגישה בישיבה ה -223 של החברה האסטרונומית האמריקאית, בוושינגטון הבירה, לקהילה האסטרונומית הרחבה יותר, הפרסום המקוון, ב- 29 בינואר 2014 , הייתה הצצה ראשונה לתוצאה חדשה זו. ותוכלו להתערב בכך שראיתם את מפת הגמדים החומים, מספר מהם יתחילו לחשוב מה עוד אפשר לעשות. המשך להתעדכן בדור התוצאות הבא.
והנה יש לך את זה: 10 חודשי מחקר אסטרונומי, מרעיון לפרסום, וכתוצאה מכך מפת השטח הראשונה של גמד חום (קרוספילד ואח ') ושבעת רצועות האורך הגל הראשון - מחקר של וריאציות בהירות של שני גמדים חומים (Biller et al.). ביחד, המחקרים מספקים דימוי מרתק של דפוסי מזג אוויר מורכבים על עצם אי שם בין כוכב לכת לכוכב תחילתו של עידן חדש לחקר גמדים חומים, וצעד חשוב לעבר מטרה אחרת: מפות שטח מפורטות של כוכבי לכת ענקיים סביב אחרים כוכבים.
בנימה אישית יותר, זו הייתה הודעה לעיתונות הראשונה שלי שאי פעם הועלתה על ידי ערוץ מזג האוויר.
