Tag Archives: кафеви джуджета

Дупки в небето над Паранал


Прикачената снимка на четирите лазера, всеки с мощност от около 20 вата, с които се създават изкуствени звезди над ВЛТ е направена преди два дни с патетичния ми джобен цифров фотоапарат-сапунерка. Снимка, направена с професионален фотоапарат може да се види тук: https://www.eso.org/public/teles-instr/vlt/vlt-instr/4lgsf/

Отстрани този експеримент наистина прилича на опит за пробиване на дупки в небето. Това е шега, разбира се. Идеята е не да се пробие небето, а да се „запалят“ в него няколко ярки изкуствени звезди, които да се ползват за коригиране на деформациите на вълновия фронт, които атмосферата над нас създава.

Деформация, вълнов фронт…

За какво става дума?

Представете си една звезда. За простота нека да разгледаме само светлината, която звездата излъчва в един безкрайно къс интервал – това ще е къс светлнинен импулс. Какво се случва с него? – Той се разпространява под формата на идеална кръгла сфера, без деформации, с център съвпадащ със центъра на звездата. Повърхността на сферата – която е именно споменатият по-нагоре вълнов фронт – се разширява със скоростта на светлината и продължава да си е идеално сферична (ефектите от разредения материал в междузвездното пространство са пренебрежими), докато не се сблъска с въздуха в … земната атмосфера.

Земната атмосфера, ни по-малко, ни повече, прави възможен живота на Земята, но за нас астрономите тя е досадна пречка. Проблемът ни е, че тя е динамична – в нея има слоеве в различно налягане и температура, въздухът се движи, плътността му се сменя и заедно с всички тези процеси се менят и оптичните му свойства. Спомнете си, как трептят звездите, когато ги наблюдаваме близо до хоризонта или как се мени формата на морското дъно, когато го гледате през плискащата се вода…

Същото се случва и със звездната светлина, когато навлезе в атмосферата: повърхността на идеалната сфера се нагърчва и далечните звезди вече не изглеждат като точки, а като малки дискове. Грубо казано, размерът на тези дискове се нарича астрономическо качество на изображението (seeing), и е важна характеристика на мястото, където се строят обсерваториите. Според това изискване Чилийските Анди, Хаваите и Южният полюс са някои от местата, най-подходящи за строеж на обсерватории.

За съжаление дори и там атмосферата изиграва своята роля, а да се изкарват телескопите в космоса, над нея, е скъпо удоволствие (за справка космическият телескоп Хъбъл струва около 2.5 милиарда долара, а всеки един от четирите ВЛТ – около 80 милиона евро; за поддръжката д не говорим – един ремонтен полет до Хъбъл струваше около половин милиард, а годишната издръжка на 4-те телескопа на Паранал – тук не броя по-малките – е около двадесет пъти по-евтина).

Но как да направим така, че наземните телескопи да „виждат“ толкова ясно, както космическите?

През 1953 година американският астроном Хоръс Бабкок предлага да се използва деформируемо огледало, чиято форма се контролира с компютър толкова бързо, че може да проследява „трептенето“ на звездите и да ги „заковава“ на едно място, така че да изглеждат като точкови източници, а не като дискове, каквито ги прави атмосферата (може да видите как изглежда изображението на една звезда без и с използване на адаптивна оптика: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Ao_movie.gif).

Адаптивната оптика не бива да се бърка с активната оптика, която само компенсира деформациите на големите телескопни огледала заради неравномерното им натоварване, включително и от собственото им тегло.

Трябва да минат десетилетия, преди да се появят две технологии, които да направят възможна адаптивната оптика: достатъчно бързи компютри и достатъчно чувствителни детектори (по времето на Бабкок астрономите използват фотографски филми и плаки, които регистрират едва няколко процента от падащите върху тях фотони; съвременните цифрови детектори регистрират 90-95 процента от фотоните).

Първи използват адаптивната оптика американските военно-въздушни сили по времето на Студената война за да наблюдават Съветски спътници (интересна статия за това, но на английски: http://www.npr.org/2013/06/24/190986008/for-sharpest-views-scope-the-sky-with-quick-change-mirrors).

През 90-те години постепенно новата технология става цивилна и започва да се използва в астрономията. Тя обаче има едно изискване – да се наблюдават ярки обекти, чието „трептене“ се проследява и коригира. Уви, интересните звезди не са така ярки като съветските спътници. В началото това ограничава астрономическите приложения на адаптивната оптика до изследване на околностите на ярки звезди – например за да се търсят около тях планети – точно по този метод преди повече от десет години беше наблюдавана за пръв път планета в друга слънчева система именно в нашата обсерватория (https://www.eso.org/public/news/eso0428/).

Не знам на кого принадлежи идеята да се използва лазер, за да се заобиколи това ограничение, но тя се свежда до следното – високо в атмосферата, на около 20-30 километра има слой от натрий. Ако насочим нагоре натриев лазер, светлината излъчена от него ще бъде погълната от натриевите атоми в този слой и ще бъде преизлъчена, но във всички посоки; част от преизлъчената светлина ще се върне към нас и в резултат ще се получи изкуствена звезда.

Четирите лъча от снимката създават точно такива ярки изкуствени звезди. А са четири, за да може да се коригира качеството на астрономическото изображение върху по-голяма площ на небето. Апаратурата все още се изпробва. Една от първите й задачи ще бъде да наблюдава центъра на нашата Галактика, към който в момента се приближава голям газов облак. Той едва ли ще е достатъчен за да направи от Млечния път истинска активна галактика (за щастие), но наблюденията на процесите, които ще съпътстват преминаването му от там със сигурност ще ни кажат нещо интересно за нашия дом, Млечния Път.

sam_2795a

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Астрономия, статия на деня: планетната система TRAPPIST-1


Настоящата статия слага началото на рубрика по популярна астрономия в моя блог.

TRAPPIST е 60-сантиметров белгийско-швейцарски телескоп (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope; https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST), който работи на Ла Сия от 2010 година. Макар да се намира на най-старата наблюдателна база на ЕСО, телескопът е национален проект и за наблюдателно време с него не може да се кандидатства по обичайната система от заявки на ЕСО. За сметка на това консорциумът, който го използва, плаща на ЕСО „наем“ за използване съоръженията на обсерваторията.

TRAPPIST може да е малък, но вече си е осигурил място в историята на астрономията с наблюдения на множество окултации на астероиди и планети-джуджета (например http://adsabs.harvard.edu/abs/2012Natur.491..566O, с участието на вашия покорен слуга) и с откриването на първите пръстени около планета-джудже (Чарикло, http://adsabs.harvard.edu/abs/2014Natur.508…72B).

Преди седмица, на 2.05.2016, група колеги, предимно от Белгия и Швейцария, обявиха за ново откритие с TRAPPIST – система от три планети, обикалящи около студена червена звезда (или дори кафяво джудже – масата на тамошното „слънце“ е на границата между звезди и джуджета) само на 12 парсека от Слънчевата система. Панетите са открити по метода на транзитната фотометрия (https://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_exoplanets#Transit_photometry) – т.е. по намаляването на блясъка на звездата, когато планетата засенчва за наблюдателя част от звездната повърхност. Заради усилията на множество обзори, използващи този метод (https://en.wikipedia.org/wiki/HATNet_Project, https://en.wikipedia.org/wiki/SuperWASP, https://en.wikipedia.org/wiki/COROT, https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_%28spacecraft%29 и други) днес знаем за хиляди планети около други звезди. Някои от тези планети имат размери, сравними със земните. Случаят с трите планети около TRAPPIST-1 е точно такъв – радиусите им за 1.11, 1.05 и 1.16 земни радиуса. Масите им са неизвестни – за да се определят за необходими свръхточни измервания на радиалната скорост на звездата, които вероято ще бъдат получени със следващото поколение свръхстабилни астрономически спектрографи (например ЕСПРЕССО – https://www.eso.org/sci/facilities/develop/instruments/espresso.html).

Защо трите планети около TRAPPIST-1 са интересни:

– размерите им позволяват да са подобни на Земята. Тук подбрах думите си много внимателно, защото сходният радиус не гарантира сходство на физичните условия на повърхността на планетата: Венера има радиус около 0.9 от земния, но освен че се намира по-близо до Слънцето, нейната атмосфера е много по-гъста и там действа значителен парников ефект.

– те са далече от звездата в тяхната система, значително по-далече от така наречените „горещи“ юпитери – планетите от този тип бяха първите открити около „нормални“ слънцеподобни звезди (пример: https://en.wikipedia.org/wiki/51_Pegasi_b), но те не са подходящи места за живот подобен на нашия, защото температурите на повърхността им се измерват в хиляди градуси. Тук е от значение един параметър, наречен irradiance, който на български може да се преведе като облъчване, и описва енергията, която планетата получава от централната звезда. Например Венера получава от Слънцето около 2 пъти повече енергия на единица площ, отколкото Земята, Марс – около 2.3 пъти по-малко, а Юпитер – около 27 пъти по-малко. Но радиусът на орбитата не е единственият важен параметър: светимостта на централната звезда също има знаечние. В планетна система, където вместо звезда с темература около 6000 келвина като Слънцето, имаме много по-студента звезда, планетите трябва да се намират по-близо до нея за да получват същото облъчване. Случаят с планетите около TRAPPIST-1 е точно такъв: радиусите на техните орбити са 0.011, 0.015 и 0.022-0.146 (за сега орбиталните параметри на третата планета не са известн достатъчно точно, затова давам интервал) от радиуса на земната орбита; двете вътрешни планети получават съответно 4.25 и 2.26 пъти повече енергия от тяхната звезда, колкото Земята получава от слънцето. За най-външната планета наблюденията поставят граници между същото количество енергия, което получава Земята и 1/50 от него. С други думи, поне една от трите планети има шанс да бъде нова „бледа синя точка“ (https://www.youtube.com/watch?v=p86BPM1GV8M)

– TRAPPIST-1 е ярка звезда (http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=2MASS+J23062928-0502285). Наистина, тя не се вижда с просто око и е доста червена, но за възможностите на най-добрите съвременни (и от близкото бъдеще: https://www.eso.org/sci/facilities/eelt/, https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope) астрономически инструменти, особенно в инфрачервената област, тя позволява да се използват за изследването на планетите около нея множество техники, неприложими за болшинството от другите екзопланети. Най-важните, но не единствените от тези техники са транзитната спектроскопия (https://www.eso.org/sci/meetings/2014/exoelt2014/presentations/LopezMorales.pdf) и промяната на времената на транзитите (често съкращавано като TTV; https://en.wikipedia.org/wiki/Transit-timing_variation).

Авторите на откритието са подготвили чудесна страница с информация: http://www.trappist.one/

Системата на TRAPPIST-1, заедно с GJ1214b, GJ436b, GJ1132b и още няколко подобни планети с малки радиуси, открити наскоро от Kepler/K2 (http://kepler.nasa.gov/) ще бъде източник на нови знания за екзопланетите и което е особено интересно, ще ни помогне да разширим представите си за разнообразието на физическите параметри на екзопланетите.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Press release: Planet-like object may have spent its youth as hot as a star


WISE J030449.03-270508.3 belongs to a class of cold, extremely low mass objects, known as Y dwarfs. Only about twenty of those are known, and this one shows a peculiar spectrum suggesting that it may be metal-poor and/or older than previously identified Y0 dwarfs. It was discovered and studies by an international group of astronomers, including myself.

A link to the press release: http://www.ras.org.uk/news-and-press/2493-planet-like-object-may-have-spent-its-youth-as-hot-as-a-star

A link to the paper (accepted for publication in MNRAS): http://adsabs.harvard.edu/abs/2014arXiv1408.0284P

A full text pdf is publicly accessible at: http://arxiv.org/abs/1408.0284

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Time magazine covers our results: finding a sub-stellar mass companion candidate in a nearby binary dwarf system


http://science.time.com/2013/12/17/very-sad-planet-orbits-very-sad-star/

More coverage:
http://www.spacedaily.com/reports/Nearby_failed_stars_may_harbor_planet_999.html

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Carnegie Observatories Press release: Nearby Failed Stars May Harbor Planet


http://obs.carnegiescience.edu/content/nearby-failed-stars-may-harbor-planet

Pasadena, CA— Astronomers, including Carnegie’s Yuri Beletsky, took precise measurements of the closest pair of failed stars to the Sun, which suggest that the system harbors a third, planetary-mass object.The research is published as a letter to the editor in Astronomy & Astrophysics available online at http://arxiv.org/abs/1312.1303.
Failed stars are known as brown dwarfs and have a mass below 8% of the mass of the Sun—not massive enough to burn hydrogen in their centers. This particular system, Luhman 16AB, was discovered earlier this year and is only 6.6 light-years away.
After the discovery announcement, several teams of astronomers, including the one with Beletsky, used a variety of telescopes to characterize the neighbouring couple.
After two-months of observations and extensive data analysis, Beletsky’s team, led by Henri Boffin of the European Southern Observatory (ESO), found that both objects have a mass between 30 and 50 Jupiter masses. By comparison, the Sun has a mass of about 1,000 Jupiter masses.
The two brown dwarfs are separated by about three times the distance between the Earth and the Sun. Binary brown dwarf systems are gravitationally bound and orbit about each other. Because these two dwarfs have so little mass, they take about 20 years to complete one orbit,” explained Beletsky.
The team used the FORS2 instrument on ESO’s Very Large Telescope at Paranal to image the brown dwarf couple in the best possible conditions, every 5 or 6 days over the period April 14, to June 22, 2013. Because of the instrument enabled the observers to make very precise measurements, the scientists were already able to detect tiny displacements of the two objects in their orbit during only this the two-month period.
The astronomers were able to measure the positions of the two brown dwarfs with ten times better accuracy than before and thereby detect even small perturbations of their orbit.
“We have been able to measure the positions of these two objects with a precision of a few milli-arcseconds,” said Boffin. “That is like a person in Paris being able to measure the position of someone in New York with a precision of 10 centimetres.”
The measurements were so fine that the astronomers were able to see some very small deviations from the expected motion of the two brown dwarfs around each other. The fact that the deviations appear correlated is a strong indication that a companion perturbs the motion of one of the two brown dwarfs. This companion is most likely a planetary-mass object, which has an orbital period between two months and a year.“Further observations are required to confirm the existence of a planet,” concludes Boffin. “But it may well turn out that the closest brown dwarf binary system to the Sun turns out to be a triple system!”
__________________
The team is composed of Henri Boffin, Kora Muzic, Valentin Ivanov, Andrea Mehner, Jean-Philippe Berger, Julien Girard, and Dimitri Mawet (ESO, Chile), Dimitri Pourbaix (Université Libre de Bruxelles, Belgium), Rudy Kurtev (Universidad de Valparaiso, Chile), and Yuri Beletsky (Carnegie Observatories at Las Campanas Observatory, Chile).

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

“ГОДИНА ОТ ПОНЕДЕЛНИЦИ” или приказка за новооткритото двойно кафяво джудже, само на 2 парсека от Слънцето


“Понедельник, понедельник,
понедельник дорогой,
принеси мне понедельник
непогоду и покой…”

Полузабравено стихотворение от забравен поет, четено в далечното детство. Но много подходящо точно за този понеделник, който ми донесе английската версия на “Cosmic Front. Illuminating the Magellanic Clouds” – документален филм на японската телевизионна програма NHK (http://pf.nhk-ep.co.jp/detail/1639), в което участвах почти случайно. Филмчето е интересно преди всичко с външния поглед към нашата работа.

Освен това понедленикът ми донесе и първата ни статия (http://adsabs.harvard.edu/abs/2013arXiv1303.7171K) за двойното кафяво джудже, което моят колега Кевин Луман намери само за 2 парсека от слънцето (http://adsabs.harvard.edu/abs/2013ApJ…767L…1L). Всъщност, нашата статия се появи в петък, когато я изпратихме в Astrophysical Journal Letters, и едновременно с това я пуснахме в един астрономически препринт сървър. А днес на същия сървър има още една статия (http://arxiv.org/abs/1303.7283), която потвърждава част от нашите резултати. Останалите резултати нито ги потвърждава, нито ги опровергава – простo ние имаме различен наблюдателен материал от техния, и можем да правим с него едно допълнително измерване, в частност да мерим лъчевата скорост на двата компонента. За изследването на кафяви джуджета и звезди с ниски маси този обект ще е същото, каквото беше свръхновата 1987А за изследването на свръхнови. А най-интересното е, че: (1) около двата му компонента могат сравнително лесно да се намерят планети – ако го има, разбира се, и (2) съвременните технологии _почти_ позволяват да се измерят директно радиусите на двата компонента, но дори да получим само горни граници, и това ще е успех.

Leave a comment

Filed under астрономия