Şimdiye kadar, muhtemelen gökbilimcilerin kahverengi bir cüce için ilk küresel hava haritasını ürettiklerini duymuş olacaksınız. (Eğer yapmadıysanız, hikayeyi burada bulabilirsiniz.) Araştırmacılar tarafından sağlanan kahverengi cüce Luhman 16B'nin yüzeyinin küp modelini veya origami balon modelini bile inşa etmiş olabilirsiniz.
Şapkalarımdan biri, harita yapımının çoğunun yapıldığı Max Planck Astronomi Enstitüsü'nün kamu bilgilendirme görevlisi olduğundan, sonuç hakkında bir basın açıklaması yazdım. Ama özellikle ilginç bulduğum bir yön, burada fazla bir kapsama sahip değildi. Bu özel araştırma, günümüzde hızlı tempolu astronominin ne kadar hızlı olabileceğinin iyi bir örneği ve daha genel olarak astronomik araştırmanın nasıl çalıştığını gösteriyor. İşte ilk kahverengi cüce yüzey haritası için perde arkası görünümü - eğer yapacaksanız - bir yapım (sağdaki resme bakın).
Diğer bilimlerde olduğu gibi, başarılı bir gökbilimci olmak istiyorsanız, yeni bir şey yapmanız ve daha önce yapılanların ötesine geçmeniz gerekir. Sonuçta, yayınlanabilir yeni sonuçların hepsi bu. Bazen böyle bir ilerleme, daha büyük teleskoplar ve daha hassas enstrümanların kullanıma sunulmasıyla sağlanır. Bazen, çok sayıda nesneyi incelemek ve kazandığınız verilerden sonuç çıkarmak gibi çaba ve sabırla ilgilidir.
Yaratıcılık önemli bir rol oynar. Gökbilimciler tarafından geliştirilen teleskopları, enstrümanları ve analitik yöntemleri sürekli büyüyen bir alet kutusundaki araçlar olarak düşünün. Yeni sonuçlar elde etmenin bir yolu, bu araçları yeni yollarla birleştirmek veya yeni nesnelere uygulamaktır.
Bu yüzden açılış sahnemiz astronomide özel bir şey değil: Max Planck Astronomi Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı Ian Crossfield ve Mart 2013'ün başlarında bir dizi meslektaşını (enstitü direktörü Thomas Henning dahil) daha önce hiç bu şekilde eşleştirilmemiş bir nesne sınıfına yıldız yüzeylerini eşlemek için özel bir yöntem uygulamak.
Yönteme Doppler görüntüleme denir. Dönen bir yıldızdan gelen ışığın, yıldız dönerken frekansta hafifçe kayması gerçeğinden faydalanır. Yıldız yüzeylerinin farklı kısımları ilerledikçe, yıldızın dönüşüyle çevrelenirken, frekans kaymaları, ışık yayan bölgenin yıldızda bulunduğu yere bağlı olarak biraz farklıdır. Bu sistematik varyasyonlardan, daha karanlık ve daha parlak alanları gösteren yıldız yüzeyinin yaklaşık bir haritası yeniden oluşturulabilir. Yıldızlar, en büyük mevcut teleskopların bile yüzey detaylarını ayırt edemeyecek kadar uzaktır, ancak bu şekilde bir yüzey haritası dolaylı olarak yeniden oluşturulabilir.
Yöntemin kendisi yeni değil. Temel kavram 1950'lerin sonlarında icat edildi ve 1980'lerde parlak, yavaş dönen yıldızlara çeşitli uygulamalar gördü, astronomlar bu yıldızların noktalarını (yıldız yüzeyindeki koyu lekeler; Güneş lekelerine yıldız benzeri) Doppler görüntülemeyi kullandılar.
Crossfield ve meslektaşları merak ediyorlardı: Bu yöntem kahverengi bir cüceye uygulanabilir mi - gezegen ve yıldız arasında, bir gezegenden daha büyük, ancak nükleer füzyonun nesnenin çekirdeğinde tutuşması için yeterli kütleye sahip olmayan, bir yıldıza dönüştürebilir mi? Ne yazık ki, mevcut teleskopların ve enstrümanların neler yapabileceğini ve yapamayacağını ve bilinen kahverengi cücelerin özelliklerini dikkate alarak bazı hızlı hesaplamalar, işe yaramayacağını gösterdi.
Kullanılabilir hedefler çok soluktu ve Doppler görüntüleme çok fazla ışığa ihtiyaç duyuyor: biri için, mevcut ışığı bir spektrumun sayısız renklerine bölmeniz gerektiğinden ve aynı zamanda çok farklı oldukça kısa ölçümler yapmanız gerektiğinden - sonuçta, Doppler etkisinin neden olduğu ince frekans değişimlerinin zaman içinde nasıl değiştiğini izlemeniz gerekir.
Şimdiye kadar, çok sıradan. Tamamen yeni bir türden gözlemlerin nasıl yapılacağı ile ilgili tartışmaların çoğu, muhtemelen bunun yapılamayacağı veya yapılamayacağı sonucuna varır. hala. Ancak bu durumda, astronomik ilerlemenin bir başka itici gücü ortaya çıktı: Yeni nesnelerin keşfi.
11 Mart'ta, Penn State Üniversitesi'nden bir gökbilimci olan Kevin Luhman, önemli bir keşif yaptığını açıkladı: NASA'nın Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Kaşifinden (WISE) verileri kullanarak, birbirinin etrafında dönen iki kahverengi cüceden oluşan bir sistem tanımlamıştı. Dikkat çekici bir şekilde, bu sistem Dünya'dan sadece 6,5 ışıkyılı uzaklıkta idi. Dünyaya sadece Alpha Centauri yıldız sistemi ve Barnard’ın yıldızı daha yakın. Aslında, Barnard’ın yıldızı en son bir nesnenin Güneş sistemimize yakın olduğu keşfedildi ve bu keşif 1916'da yapıldı.
Modern gökbilimcilerin çabuk isimler buldukları bilinmemektedir ve WISE J104915.57-531906.1 olarak adlandırılan yeni nesne bir istisna değildi. Adil olmak gerekirse, bu gerçek bir isim değildir; keşif enstrümanı WISE ile sistemin gökyüzündeki koordinatlarının birleşimidir. Daha sonra sistem için alternatif adlandırma “Luhman 16AB” önerildi, çünkü bu 16inci Kevin Luhman tarafından keşfedilen ikili sistem, A ve B ikili sistemin iki bileşenini gösterir.
Günümüzde İnternet, astronomik topluluğa duyurulur duyulmaz yeni keşiflere anında erişim sağlar. Pek çok, muhtemelen çoğu gökbilimci, çalışma günlerine uluslararası bilimsel makale deposu olan arXiv'in astrofizik bölümü olan astro-ph'ya yapılan gönderimlere göz atarak başlar. Birkaç istisna dışında - bazı dergiler en azından bir süreliğine münhasır yayın haklarında ısrar ediyorlar - bu, çoğu durumda, gökbilimcilerin meslektaşlarının en son araştırma makalelerini ilk kez görecekleri yerdir.
Luhman 11 Mart'ta astro-ph üzerine “Güneş'ten 2 Parsek'te İkili Kahverengi Cücenin Keşfi” başlıklı makalesini yayınladı. Crossfield ve MPIA'daki meslektaşları için bu bir oyun değiştiriciydi. Aniden, burada Doppler görüntülemenin akla yatkın bir şekilde çalışabileceği ve kahverengi bir cücenin ilk yüzey haritasını verebileceği kahverengi bir cüce vardı.
Bununla birlikte, bunu gerçekleştirmek için hala dünyanın en büyük teleskoplarından birinin ışık toplama gücünü alacaktır ve bu teleskoplar üzerindeki gözlem süresi yüksek talep görmektedir. Crossfield ve meslektaşları başvurmadan önce bir test daha yapmaları gerektiğine karar verdiler. Doppler görüntülemeye uygun herhangi bir nesne, çok daha hafif titreyerek, daha parlak veya daha koyu yüzey alanları görünüme döndükçe, biraz daha parlak ve daha karanlık büyür. Luhman 16A veya 16B, gökbilimcinin konuşmasında titredi: bunlardan biri mi, belki de her ikisi de yüksek değişkenlik gösterdi mi?
Astronomi kendi zaman ölçekleriyle birlikte gelir. İnternet üzerinden iletişim hızlıdır. Ancak yeni bir fikriniz varsa, normalde, gecenin düşmesini ve teleskopunuzu buna göre göstermesini bekleyemezsiniz. Bir gözlem teklifini kabul ettirmeniz gerekir ve bu işlem zaman alır - genellikle teklifiniz ile gerçek gözlemler arasında genellikle yarım yıl ile bir yıl arasında. Ayrıca, uygulama formalite dışında bir şeydir. Avrupa Güney Gözlemevi'nin Çok Büyük Teleskopları veya Hubble gibi uzay teleskopları gibi büyük tesisler, gerçekte mevcut olan gözlem süresinin 5 katından fazla başvuru alır.
Ancak bir kısayol var - özellikle umut verici veya zaman açısından kritik gözlem projelerinin çok daha hızlı tamamlanması için bir yol. Gözlemevi direktörü ya da bir vekil olarak, bu gözlemcinin kendi takdirine bağlı olarak zamanı gözlemleme yetkisini dağıtma hakkı olduğu için “Yönetmenin İsteğe Bağlı Süresi” olarak bilinir.
2 Nisan'da, başka bir MPIA post-doc (şu anda Edinburgh Üniversitesi'nde) olan Beth Biller, ESO'nun Şili'deki La Silla gözlemevinde MPG / ESO 2.2 m teleskopunda Yönetmenin Takdir Süresi'ne başvurdu. Teklif aynı gün onaylandı.
Biller’in önerisi Luhman 16A ve 16B’yi GROND adlı bir araçla incelemekti. Enstrüman, gama ışını patlamaları olarak bilinen güçlü, uzak patlamaların ardıllarını incelemek için geliştirilmiştir. Sıradan astronomik nesnelerle, gökbilimciler zaman alabilirler. Bu nesneler, bir gökbilimcinin gözlemler yaptığı birkaç saat boyunca çok fazla değişmeyecek, önce bir dalga boyunu yakalamak için bir filtre (“bir rengin ışığını” düşünün), daha sonra başka bir dalga boyu aralığı için başka bir filtre kullanın. (Astronomik görüntüler genellikle bir seferde bir dalga boyu aralığı - bir renk - yakalar. Renkli bir görüntüye bakarsanız, genellikle bir dizi gözlemin sonucudur, her seferinde bir renk filtresi.)
Gama ışını patlamaları ve diğer geçici olaylar farklıdır. Özellikleri dakikalar arasında değişebilir ve ardışık gözlemlere zaman bırakmaz. Bu nedenle GROND, yedi farklı rengin eşzamanlı gözlemine izin verir.
Biller, GROND’un Luhman 16A ve 16B için parlaklık varyasyonlarını aynı anda yedi farklı renkte kaydetmek için benzersiz bir özellik kullanmayı önerdi - bu ölçekte daha önce hiç yapılmamış bir ölçüm. Kahverengi bir cüceden elde edilen en eşzamanlı bilgi araştırmacıları iki farklı dalga boyundaydı (Esther Buenzli, daha sonra Arizona Üniversitesi Vekilharık Gözlemevi ve meslektaşları tarafından yapılan çalışma). Biller yedi yaşındaydı. Biraz farklı dalga boyu rejimleri biraz farklı renklerde gaz hakkında bilgi içerdiğinden, bu tür ölçümler bu kahverengi cücelerin tabaka yapısı hakkında fikir vaat etti - farklı sıcaklıklarda farklı atmosferik tabakalara karşılık gelen farklı sıcaklıklar.
Crossfield ve meslektaşları için - aralarında Biller -, böyle bir parlaklık varyasyonu ölçümü, kahverengi cücelerden birinin Doppler görüntüleme için iyi bir aday olup olmadığını da göstermelidir.
Anlaşıldığı üzere, bu kadar beklemek zorunda bile kalmadılar. Michaël Gillon'un etrafındaki bir grup gökbilimci, dış yıldızları, yeryüzündeki yıldız ve Dünya'daki bir gözlemci arasında geçerken ortaya çıkan parlaklık değişimleriyle tespit etmek için tasarlanmış küçük robotik teleskop TRAPPIST'i işaret etmişti. Biller'in zaman gözlemlemek için başvurduğu ve başvurusunun onaylandığı gün, TRAPPIST grubu Luhman 16B için parlaklık değişimlerini gösteren “iki yeni altel komşumuzun en havası için hızlı gelişen hava” adlı bir makale yayınladı.
Bu haber Crossfield'ı evden binlerce kilometre uzakta yakaladı. Bazı astronomik gözlemler, astronomların rahat ofislerini terk etmelerini gerektirmez - teklif, koşullar doğru olduğunda gözlemler yapan ve verileri İnternet üzerinden geri gönderen büyük teleskoplardan birinde çalışan astronomlara gönderilir. Ancak diğer gözlem türleri, gökbilimcilerin kullanılan teleskoplara - Şili'ye, örneğin Hawaii'ye veya Hawaii'ye - gitmelerini gerektirir.
Luhman 16B için parlaklık değişimleri açıklandığında Crossfield Hawaii'de gözlemliyordu. O ve meslektaşları, yeni sonuçlar göz önüne alındığında, Luhman 16B'nin Doppler görüntüleme tekniği için olası bir aday olmaktan umut verici bir hale gelmeye başladığını fark etti. Hawaii'den Frankfurt'a dönüşte Crossfield, ESO'nun Şili'deki Paranal gözlemevinde 8 metrelik Çok Büyük Teleskoplardan (VLT) birine kurulan bir spektrograf olan CRIRES'te Direktör'ün İsteğe Bağlı Süresi için acil bir gözlem önerisi yazdı ve başvurusunu Nisan ayında sundu 5. Beş gün sonra, teklif kabul edildi.
5 Mayıs'ta Çok Büyük Teleskopun Dört Birim Teleskopundan biri olan Antu'nun 8 metrelik dev aynası Güney takımyıldızı Vela'ya (“Geminin Yelkeni”) döndü. Topladığı ışık, daha iyi hassasiyet için yaklaşık -200 santigrat dereceye (-330 Fahrenheit) kadar soğutulan yüksek çözünürlüklü bir kızılötesi spektrograf olan CRIRES'e aktarıldı.
Sırasıyla üç ve iki hafta önce, Biller'in gözlemleri, amaçlanan yedi farklı dalga boyu bandındaki kahverengi cücelerin değişkenliği hakkında zengin veriler sağlamıştır.
Bu noktada, orijinal fikir ve gözlemler arasında iki aydan fazla zaman geçmemişti. Ancak Edison’un ünlü quip'i gözlemsel astronomi yeniden yorumlamak, ham verilerin analiz edildiği, düzeltildiği, gözlemlenen nesnelerin özellikleri hakkında yapılan model ve çıkarımlara kıyasla% 1 gözlem ve% 99 değerlendirmedir.
Beth Biller’in parlaklık değişimlerini çok dalga boyu izlemesi için bu yaklaşık beş ay sürdü. Eylül başında, Biller ve 17 ortak yazar, Crossfield ve aralarında çok sayıda diğer ÇSED meslektaşları makalelerini Astrofizik Dergi Mektupları (ApJL) bazı düzeltmelerden sonra 17 Ekim'de kabul edildi. 18 Ekim'den itibaren sonuçlara astro-ph'dan çevrimiçi olarak erişilebilir ve bir ay sonra ApJL web sitesinde yayınlandı.
Eylül ayı sonlarında Crossfield ve meslektaşları, CRIRES verilerinin Doppler görüntüleme analizlerini tamamladılar. Böyle bir analizin sonuçları asla% 100 kesin değildir, ancak gökbilimciler Luhman 16B yüzeyinin en olası yapısını bulmuşlardı: daha parlak ve daha koyu lekelerin bir paterni; demir ve hidrojen gazı üzerinde sürüklenen diğer minerallerden yapılmış bulutlar.
Sahada her zaman olduğu gibi dergiye sundukları metin Doğa hakeme - anonim kalan ve derginin editörlerine belirli bir makalenin yayınlanıp yayınlanmayacağına dair tavsiyelerde bulunan bir bilim insanına gönderildi. Çoğu zaman, hakemin yayınlanması gerektiğini düşündüğü bir makale için bile, iyileştirilmesi için bazı önerileri vardır. Bazı düzeltmelerden sonra, Doğa Crossfield ve ark. Aralık 2013'ün sonlarında yayınlanmıştır.
İle Doğa, son, gözden geçirilmiş sürümü astro-ph veya benzer sunucularda yalnızca dergide yayınlandıktan sonra en az 6 ay içinde yayınlamanıza izin verilir. Bu nedenle, bazı meslektaşları, 9 Ocak'ta, Washington, DC'deki Amerikan Astronomi Derneği'nin 223. Toplantısında, daha geniş astronomik topluluk için çevrimiçi yayın, 29 Ocak 2014'te yapılan kahverengi cüce haritasını duymuş olsa da , bu yeni sonucun ilk görünümü olacak. Ve bahse girebilirsiniz, kahverengi cüce haritasını görünce, bir kısmı başka birinin neler yapabileceğini düşünmeye başlamış olacak. Yeni nesil sonuçlar için bizi takip etmeye devam edin.
Ve işte burada: Fikirden yayına kadar 10 ay astronomik araştırma, kahverengi cücenin ilk yüzey haritası (Crossfield ve ark.) Ve ilk yedi dalga boyu-bant-iki kahverengi cücenin parlaklık varyasyonları çalışması (Biller ve ark.). Birlikte ele alındığında, çalışmalar kahverengi cüce çalışması için yeni bir dönemin başlangıcı ve başka bir hedefe doğru önemli bir adım: Bir gezegen ve yıldız arasında bir yerde bir nesne üzerindeki karmaşık hava modellerinin büyüleyici görüntüsünü sağlar: diğerlerinin etrafındaki dev gaz gezegenlerinin ayrıntılı yüzey haritaları yıldızlar.
Daha kişisel bir notta, bu Hava Kanalı tarafından alınan ilk basın bültenimdi.
