Главная » Хабрахабр » [Перевод] Загадочный свет вокруг новообразованной звезды, и что астрономы думают о нём

[Перевод] Загадочный свет вокруг новообразованной звезды, и что астрономы думают о нём


Инфракрасное изображение двойной звезды CS Хамелеона с недавно открытым компаньоном (обведён пунктиром). Компаньон уникален среди всех открытых нами, и, вероятно, обладает собственным пылевым диском

В великом гравитационном танце космоса побеждают обычно наикрупнейшие и наиболее массивные «зародыши» тел: они притягивают всё больше и больше материи, имеющейся поблизости. В нашей Вселенной очень сложно расти. В этом диске формируются меньшие комки, вырастая в планеты, луны и другие ледяные и скалистые тела. В молекулярном облаке, где формируются звёзды, обычно получается так, что комки наибольшей массы вырастают в звёзды, а оставшаяся масса сплющивается в диск.

В 600 световых годах от нас есть звезда CS Хамелеона, расположенная в небольшом южном созвездии Хамелеона – это двойная звёзда малой массы, находящаяся в процессе формирования. В наблюдении за протопланетным диском, окружающим молодую звезду, находится ключ к раскрытию процесса формирования планет. Мы всё ещё изучаем этот вопрос, но может оказаться так, что мы наблюдаем рождение коричневого карлика: недоразвитой звезды.

Пылевые регионы, сквозь которые не может проникнуть взор оптических телескопов, прозрачны для инфракрасных телескопов, таких, как VLT + SPHERE, или HAWK-I Европейской южной обсерватории, с которого получено это изображение. Учёные в поисках планет наткнулись на нечто, чего они не видели ранее. Инфракрасный диапазон прекрасно демонстрирует места формирования новых и будущих звёзд, где плотность пыли, блокирующей видимый свет, наибольшая

Если облако охлаждается достаточно, оно начинает сжиматься, и наибольшие изначальные несовершенства притягивают большую часть материи. У любого молекулярного облака газа достаточно большой массы есть потенциал формирования новой звезды. Звезду окружает пылевой диск: именно то, что мы ожидали увидеть вокруг формирующейся звёздной системы. CS Хамелеона – одна из таких недавно рождённых систем, центральный регион которой состоит из двойной звёзды, находящейся в процессе формирования. Они искали новые планеты, но нашли нечто даже ещё лучшее, чем недавно появившаяся планета. Используя инструмент SPHERE с Очень большого телескопа в Чили, учёные измерили систему, её диск, и окружающую их материю в деталях.

С момента открытия 2MASS мы обнаружили множество таких объектов, и рассмотрели их гораздо детальнее
Молодая звезда 2MASS J16281370-2431391 окружена диском из газа и пыли, видимым почти с ребра: протопланетным диском.

Когда свет отражается от чего-то, он становится поляризованным. Обычно от звезды исходит неполяризованный свет: электрические и магнитные поля света ориентированы случайным образом. А возле этого диска в инфракрасном диапазоне учёные разглядели ещё один небольшой объект. Поэтому звёздный свет не имеет поляризации, а свет, отражённый от протопланетного диска, должен быть поляризован. А сюрприз же состоит в том, что свет от этого объекта, который должен испускать собственное неполяризованное излучение, оказался всё-таки поляризованным. Согласно новой работе, которую должны опубликовать в журнале Astronomy & Astrophysics, у этого объекта яркость как раз такая, что он может быть либо планетой, либо коричневым карликом малой массы.

У компаньона, кажется, имеется свой собственный пылевой диск
Инфракрасное изображение двойной звезды и недавно открытого компаньона, видимое через специальные поляризационные фильтры, делающие видимыми пылевой диск и экзопланеты.

Астрономы давно искали подобные сигналы в такого рода системах, но безуспешно. Если бы это был газовый гигант или коричневый карлик, то свет мог быть бы немного поляризованным: на уровне порядка 1%. Но уровень поляризации был равен вовсе не 1%, как можно было бы ожидать. Впервые признак поляризации был обнаружен вокруг такого крохотного компаньона. Во Вселенной есть очень, очень мало объектов, способных выдавать такую поляризацию, поэтому команде, работающей над этим под управлением Кристиана Гински, необходимо действовать очень осторожно. Вместо этого он был буквально астрономическим: невероятные, беспрецедентные 14%!


Попеременное сравнение инфракрасного и поляризованного света, где видно невероятно высокое количество поляризации, исходящего от компаньона, двигающегося по орбите в двойной системе

Активные галактики с активно поглощающими материю сверхмассивными чёрными дырами переваривают материю и выплёвывают чрезвычайно энергетические релятивистские струи; их уровень поляризации может достичь такого уровня. Одна из сразу пришедших в голову идей – это может быть не настоящий компаньон системы, а удалённая галактика, испускающая свет высокой поляризации. И хотя ничего такого не было найдено, на фото с Хаббла иногда попадаются досадные дифракционные лучи, присущие ему из-за его конструкции. Но команда Гински исследовала эту возможность, обратившись к более старым данным, полученным много лет назад телескопом Хаббла, чтобы посмотреть, можно ли найти в них признак наличия такого компаньона. Они так и сделали – и, гляньте-ка, действительно нашли такого компаньона. И хотя в недалёком будущем у нас будет телескоп без таких особенностей, сегодня нам приходится использовать сложные технологии обработки для их удаления.

Но применив соответствующие техники, можно вычесть эти лучи, и увидеть этого компаньона
CS Хамелеона сфотографировал Хаббл, и характерные дифракционные лучи, мягко говоря, затрудняющие идентификацию двойного компаньона.

Поэтому этот тусклый шарик света с высокой поляризацией действительно оказался компаньоном CS Хамелеона. Если бы это был фоновый объект, много лет назад он не находился бы на том же самом месте, на котором находится сейчас, благодаря собственному движению звезды по небу. Согласно самому Гински:
Что это означает?

Такое предпочтительное направление поляризации обычно появляется, когда свет рассеивается по пути его следования. Наиболее интересным оказывается то, что свет компаньона сильно поляризован. Хитрость в том, что диск блокирует большую часть света, поэтому мы с трудом можем определить массу компаньона. Мы подозреваем, что компаньон окружён своим собственным пылевым диском.

Интересно, что данные не только говорят о том, что у компаньона есть свой собственный диск, но и что этот диск не параллелен диску основной двойной звезды!

Компаньон расположен более чем в 214 раз дальше от двойной звезды, чем Земля от Солнца, но, очевидно, относится к этой системе.
Инфографика двойной звезды CS Хамелеона и окружающего её двойного диска (слева) с недавно открытым компаньоном (справа). Вся система находится примерно в 165 парсеках (538 световых годах) от Земли.

Что странно, поскольку диск основной двойной системы CS Хамелеона наклонён к нам где-то между положениями «ребром» и «плоскостью». Чтобы воспроизвести получаемые нами данные, диск должен быть расположен к нам практически ребром. Но Мы впервые обнаружили поляризованного компаньона вне одного из этих протопланетных дисков!
Поскольку его пылевой диск блокирует так много света, нам очень сложно определить массу компаньона. Такое отсутствие выравнивания мы видели уже не раз – мы уже встречали пылевые и непараллельные двойные и тройные системы. Супер-юпитера? Принадлежит ли он к планетам класса Юпитера? Или, как считают авторы, это коричневый карлик малой массы: недоразвитая звезда?

Наличие пылевого диска вокруг компаньона почти определённо означает, что, чем бы он ни являлся, в будущем он получит своих собственных компаньонов!

Текущий компаньон CS Хамелеона может иметь массу от нескольких масс Юпитера до 20 таких масс.
Коричневые карлики, от 13 до 80 масс Юпитера, будут превращать дейтерий + дейтерий в гелий-3 или тритий, и оставаться примерно такого же размера, как Юпитер, только приобретать гораздо большую массу. На рисунке Солнце дано не в масштабе, оно было бы во много раз больше.

Инструмент SPHERE, имеющийся у Очень большого телескопа, достиг своих пределов в инфракрасной астрономии, но если перейти на большие длины волн и другие обсерватории, мы сможем это выяснить. Мы не уверены, что верно оцениваем возраст системы в 2-3 млн лет, и не уверены, что она уже закончила своё формирование. Поэтому команда планирует последующие наблюдения при помощи телескопа ALMA.

Они способны измерять длинноволновые сигналы атомов, молекул и ионов, недоступные телескопам, работающим с менее длинными волнами, таким, как Хаббл.
Atacama Large Millimeter submillimeter Array (ALMA) – один из наиболее мощных радиотелескопов Земли. Также они способны детально измерять характеристики протопланетных систем, которые не видны даже инфракрасным телескопам.

Растёт ли масса компаньона? При рассмотрении подобных систем возникает целый ворох дополнительных вопросов. Формируются ли в диске основной двойной звезды планеты? Меняется ли во времени испускаемый им свет? Главный диск двойной звезды заканчивается примерно на расстоянии, равном расстоянию от Солнца до афелия Плутона, но дополнительный компаньон находится на расстоянии в десять раз большем. Будет ли со временем меняться процент поляризации? И, как заключают авторы работы:

Мы обнаружили, что полученный набор наблюдений лучше всего объясняет потухший коричневый карлик малой массы (≈ 20 масс Юпитера) или планета большой массы, окружённая нераспавшимся диском.

Может оказаться, что мы впервые наблюдаем субзвёздную или планетарную систему в процессе формирования: версию Юпитера и юпитерианских лун в увеличенном масштабе. Получая дополнительную информацию по этой конкретной системе и по другим, на неё похожим, мы встаём на путь точного понимания того, как формируются, развиваются и растут звёздные системы этой Вселенной. Удивительное время для того, чтобы смотреть в небо!


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Образ современного тестировщика. Что нужно знать и уметь

Мол, знать ничего не нужно, уметь и подавно, достаточно желания и готовности не сильно щуриться от боли и слёз, когда тебе прилетает очередной набор тест-кейсов для регрессионного тестирования. Бытует мнение, что простейший путь к IT лежит через тестирование. Сейчас же ...

[Из песочницы] Нейронная сеть с использованием TensorFlow: классификация изображений

Привет, Хабр! Представляю вашему вниманию перевод статьи «Train your first neural network: basic classification». Для создания нейронной сети используем python и библиотеку TensorFlow. Это руководство по обучению модели нейронной сети для классификации изображений одежды, таких как кроссовки и рубашки. Установка ...