Sicherlich haben Sie schon einmal versucht, ein schwach beleuchtetes Element zu fotografieren, aber als Sie sich in der Nähe einer anderen, helleren Lichtquelle (z. B. einem Leuchtturm) befanden, war Ihr Bild ein völliger Fehlschlag, da Sie nur ein einziges helles Leuchten sehen konnten. Genau das ist es das gleiche Problem, mit dem Astronomen auf der Suche nach kleinen, schwachen Sternen oder Planeten konfrontiert sind neben einem hellen Stern.
Um das Problem anzugehen, begann ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Thomas Winterhalder, einem Wissenschaftler am Europäischen Südobservatorium (ESO), mit der Suche Der von Gaia (ESA-Weltraumteleskop) erstellte Katalog), Das sammelt Hunderttausende Sterne, die im Verdacht stehen, einen Begleiter zu haben.
Obwohl die Begleitobjekte nicht hell genug sind, um von Gaia direkt gesehen zu werden, verursacht ihre Anwesenheit kleine Schwankungen in den Flugbahnen der helleren Muttersterne, die nur Gaia messen kann.
Durch die Kombination von Daten des Gaia-Weltraumteleskops der ESA mit dem GRAVITY-Instrument der ESO auf der Erde konnten Wissenschaftler das erfassen ESA-Veröffentlichungen zufolge erste Lichtsignale von den dunklen Begleitern von acht bisher unsichtbaren leuchtenden Sternen.
Interferometrie-Technik
In Gaias Katalog der Sternumlaufbahnen identifizierte das Team acht anzuvisierende Sterne GRAVITY, das fortschrittliche Nahinfrarot-Interferometer vom Very Large Telescope der ESO am Cerro Paranal, Chile. SCHWERE kombiniert Infrarotlicht von verschiedenen Teleskopen, um feine Details in lichtschwachen Objekten einzufangenJain einer Technik namens Interferometrie.
Diese Technik ist vielversprechend, da sie die verlockende Möglichkeit eröffnet, Bilder von Planeten aufzunehmen, die in der Nähe ihrer Muttersterne kreisen.
„Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, ein Bild eines schwachen Begleiters aufzunehmen, selbst wenn dieser sehr nahe an seinem hellen Wirt kreist“, erklärt Thomas. „Dieser Erfolg unterstreicht die bemerkenswerte Synergie zwischen Gaia und GRAVITY. Nur Gaia kann so kleine Systeme identifizieren die einen Stern und einen „verborgenen“ Begleiter beherbergen. Nach, GRAVITY kann die Kontrolle übernehmen, um das kleinste und schwächste Objekt abzubilden mit beispielloser Präzision.
Gefährten der Sterne, die verborgen blieben
Dank des außergewöhnlich scharfen und sensiblen Auges von GRAVITY konnte das Team das Lichtsignal der acht Begleiter einfangen, von denen sieben bisher unbekannt waren. Drei der Begleiter sind sehr kleine, schwache Sterne, während die anderen fünf Braune Zwerge sind. Handelt von Himmelsobjekte, die sich zwischen den Planeten und Sternen befinden: massereicher als die schwersten Planeten, aber leichter und schwächer als die leichtesten Sterne.
Einer der in dieser Studie entdeckten Braunen Zwerge umkreist seinen Mutterstern in der gleichen Entfernung wie die Erde von der Sonne Es ist das erste Mal, dass ein Brauner Zwerg so nah an seinem Mutterstern direkt eingefangen werden kann.
Die aus Gaia-Beobachtungen abgeleiteten kleinen Begleiter werden normalerweise in gefunden kleine Trennwinkel von einigen Dutzend Bogensekundenungefähr so groß wie eine Ein-Euro-Münze, gesehen aus einer Entfernung von 100 Kilometern.
„In unseren Beobachtungen wirken die Gaia-Daten als eine Art Signal“, fährt Thomas fort. „Der Teil des Himmels, den wir mit GRAVITY sehen können, ist sehr klein, daher müssen wir wissen, wo wir suchen müssen. Das Unvergleichliche und Gaias präzise Messungen der Bewegungen und Positionen der Sterne sind von entscheidender Bedeutung um unser GRAVITY-Instrument in die richtige Richtung am Himmel zu richten.“
Gaia und GRAVITY bilden zusammen ein tolles Team
Die Komplementarität von Gaia und GRAVITY geht über die Verwendung von Gaia-Daten zur Planung von Folgebeobachtungen und zur Ermöglichung von Erkennungen hinaus. Kombinieren der beiden Datensätze, Wissenschaftler konnten einzelne Himmelsobjekte separat „wiegen“. und die Masse des Muttersterns und seines jeweiligen Begleiters unterscheiden.
GRAVITY hat auch den Kontrast zwischen dem Begleit- und dem Wirtsstern gemessen bei verschiedenen Wellenlängen im Infrarotbereich. Kombiniert mit Massenschätzungen wird dieses Wissen gewonnen ermöglichte es dem Team, das Alter der Teamkollegen einzuschätzen. Überraschenderweise erwiesen sich zwei der Braunen Zwerge als weniger leuchtend, als angesichts ihrer Größe und ihres Alters zu erwarten wäre. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte sein, dass die Zwerge selbst einen noch kleineren Begleiter haben.
Auf der Suche nach Exoplaneten
In einer früheren Studie Astronomen nutzten Daten von Gaia und einem anderen bodengestützten Observatorium, um das Bild eines riesigen Gas-Exoplaneten aufzunehmen. Dieser Planet umkreist seinen Mutterstern in etwa 17-facher Entfernung der Erde von der Sonne und zeichnet einen Winkel über den Himmel, der erheblich größer ist als der typische Abstand der Begleiter, den GRAVITY in diesem neuen Ergebnis abbildet.
Doch mit dieser jüngsten Entdeckung, die die Leistungsfähigkeit des Gaia-GRAVITY-Arrays demonstriert hat, hoffen Wissenschaftler nun, mögliche Begleitplaneten der im Gaia-Katalog aufgeführten Sterne ausfindig zu machen.
„Die Fähigkeit, die kleinen Bewegungen benachbarter Paare am Himmel zu erkennen, ist einzigartig für die Gaia-Mission. Der nächste Katalog, der im Rahmen der vierten Datenveröffentlichung (DR4) verfügbar sein wird, wird eine noch umfangreichere Sammlung von Sternen mit potenziell kleineren Begleitern enthalten“, sagt Johannes Sahlmann, ESA-Gaia-Wissenschaftler. „Dieses Ergebnis eröffnet neue Wege bei der Suche nach Planeten in unserer Galaxie und verspricht uns einen Blick auf neue ferne Welten zu ermöglichen.“
Nachrichtenreferenz:
Kombination von Gaia und GRAVITY: Charakterisierung von fünf neuen direkt entdeckten substellaren Begleitern ist veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik . DOI: 10.1051/0004-6361/202450018.
