Cahaya misterius di sekitar bintang yang baru terbentuk, dan apa pendapat para astronom tentang itu

Gambar inframerah bintang ganda CS Chameleon dengan teman yang baru ditemukan (dilingkari oleh garis putus-putus). Temannya unik di antara semua yang ditemukan oleh kami, dan mungkin memiliki cakram debu sendiri

Di alam semesta kita, sangat sulit untuk tumbuh. Dalam tarian gravitasi besar kosmos, biasanya "embrio" tubuh terbesar dan paling masif menang: mereka menarik semakin banyak materi yang tersedia di dekatnya. Dalam awan molekuler tempat bintang terbentuk, biasanya ternyata benjolan dari massa terbesar tumbuh menjadi bintang, dan massa yang tersisa diratakan menjadi cakram. Benjolan yang lebih kecil terbentuk di cakram ini, tumbuh menjadi planet, bulan dan benda-benda es dan berbatu lainnya.

Dalam mengamati piringan protoplanet yang mengelilingi bintang muda, ada kunci untuk menemukan proses pembentukan planet. 600 tahun cahaya dari kita ada bintang Chameleon CS yang terletak di konstelasi Chameleon selatan kecil - ini adalah bintang kecil biner dalam proses pembentukan. Para ilmuwan yang mencari planet menemukan sesuatu yang belum pernah mereka lihat sebelumnya. Kami masih mempelajari masalah ini, tetapi mungkin ternyata kami mengamati kelahiran katai coklat : bintang yang kurang berkembang.


Wilayah debu yang tidak dapat ditembus oleh tatapan teleskop optik transparan ke teleskop inframerah seperti VLT + SPHERE, atau HAWK-I dari European Southern Observatory dari mana gambar ini diperoleh. Kisaran inframerah menunjukkan dengan sempurna tempat-tempat pembentukan bintang baru dan masa depan, di mana kepadatan debu yang menghalangi cahaya tampak paling besar

Setiap awan gas molekuler dengan massa yang cukup besar memiliki potensi untuk membentuk bintang baru. Jika awan cukup dingin, ia mulai menyusut, dan ketidaksempurnaan awal terbesar menarik sebagian besar masalah. Chameleon CS adalah salah satu sistem yang baru lahir ini, wilayah tengahnya terdiri dari bintang biner dalam proses pembentukan. Bintang dikelilingi oleh cakram debu: persis seperti yang kita harapkan di sekitar sistem bintang yang muncul. Menggunakan instrumen SPHERE dari Very Large Telescope di Chili, para ilmuwan mengukur sistem, cakramnya, dan materi di sekitarnya secara terperinci. Mereka mencari planet baru, tetapi mereka menemukan sesuatu yang lebih baik daripada planet yang baru muncul.


Bintang muda 2MASS J16281370-2431391 dikelilingi oleh piringan gas dan debu, terlihat hampir dari tepi: piringan protoplanet. Sejak ditemukannya 2MASS, kami telah menemukan banyak objek seperti itu, dan memeriksanya secara lebih rinci.

Biasanya cahaya yang tidak terpolarisasi berasal dari bintang: medan cahaya listrik dan magnet berorientasi secara acak. Ketika cahaya memantul dari sesuatu, itu menjadi terpolarisasi. Oleh karena itu, cahaya bintang tidak terpolarisasi, dan cahaya yang dipantulkan dari disk protoplanet harus dipolarisasi. Dan di dekat piringan ini dalam jangkauan inframerah, para ilmuwan melihat benda kecil lainnya. Menurut sebuah karya baru , yang harus diterbitkan dalam jurnal Astronomi & Astrofisika, kecerahan objek ini sedemikian rupa sehingga dapat berupa planet atau kerdil coklat dengan massa kecil. Tetapi yang mengejutkan adalah bahwa cahaya dari objek ini, yang seharusnya memancarkan radiasi yang tidak terpolarisasi sendiri, ternyata terpolarisasi.


Gambar inframerah bintang ganda dan pendamping yang baru ditemukan, terlihat melalui filter polarisasi khusus yang membuat cakram debu dan planet ekstrasurya terlihat. Rekannya tampaknya memiliki disk debu sendiri.

Jika itu adalah gas raksasa atau katai coklat, maka cahayanya bisa sedikit terpolarisasi: pada tingkat sekitar 1%. Para astronom telah lama mencari sinyal seperti itu dalam sistem seperti itu, tetapi tidak berhasil. Untuk pertama kalinya, sebuah tanda polarisasi ditemukan di sekitar teman sekecil itu. Tetapi tingkat polarisasi sama sekali tidak sama dengan 1%, seperti yang bisa diharapkan. Sebaliknya, itu benar-benar astronomi: 14% luar biasa, belum pernah terjadi sebelumnya! Ada sangat, sangat sedikit objek di Semesta yang dapat menghasilkan polarisasi seperti itu, sehingga tim yang mengerjakan ini di bawah arahan Christian Ginsky perlu sangat berhati-hati.


Bolak-balik membandingkan cahaya inframerah dan terpolarisasi, di mana jumlah polarisasi yang sangat tinggi terlihat berasal dari teman yang mengorbit dalam sistem biner

Salah satu ide yang langsung terlintas dalam pikiran - ini mungkin bukan teman sejati sistem, tetapi galaksi jauh yang memancarkan cahaya polarisasi tinggi. Galaksi aktif dengan lubang hitam supermasif secara aktif menyerap materi intisari materi dan mengeluarkan jet relativistik yang sangat energik; tingkat polarisasi mereka dapat mencapai tingkat seperti itu. Tetapi tim Ginsky mengeksplorasi kemungkinan ini dengan melihat data yang lebih tua dari teleskop Hubble bertahun-tahun yang lalu untuk melihat apakah mereka dapat mengetahui apakah ada teman seperti itu. Dan meskipun tidak ada yang ditemukan, sinar difraksi yang mengganggu melekat padanya karena desainnya kadang-kadang muncul di foto dari Hubble. Dan meskipun dalam waktu dekat kita akan memiliki teleskop tanpa fitur seperti itu, hari ini kita harus menggunakan teknologi pemrosesan yang canggih untuk menghapusnya. Mereka melakukan hal itu - dan lihatlah, mereka benar-benar menemukan teman seperti itu.


CS Chameleon memotret Hubble, dan sinar difraksi khas, untuk membuatnya lebih halus, sehingga sulit untuk mengidentifikasi pendamping ganda. Tetapi menggunakan teknik yang tepat, Anda dapat mengurangi sinar ini dan melihat pendamping ini

Jika itu adalah objek latar belakang, bertahun-tahun yang lalu itu tidak akan berada di tempat yang sama seperti sekarang, berkat gerakan bintang itu sendiri di langit. Oleh karena itu, bola cahaya yang sangat redup dan sangat terpolarisasi ini benar-benar menjadi pendamping CS Chameleon. Apa artinya ini? Menurut Ginski sendiri :

Hal yang paling menarik adalah bahwa cahaya pendamping sangat terpolarisasi. Arah polarisasi yang disukai ini biasanya muncul ketika cahaya tersebar di sepanjang jalurnya. Kami curiga teman itu dikelilingi oleh cakram debu sendiri. Kuncinya adalah bahwa disk memblokir sebagian besar dunia, sehingga kita hampir tidak dapat menentukan massa teman.

Menariknya, data tidak hanya menunjukkan bahwa pendamping memiliki disk sendiri, tetapi bahwa disk ini tidak sejajar dengan disk bintang ganda utama!


Infografis bintang ganda CS Chameleon dan cakram ganda sekitarnya (kiri) dengan teman yang baru ditemukan (kanan). Rekannya terletak lebih dari 214 kali lebih jauh dari bintang biner daripada Bumi dari Matahari, tetapi, jelas, mengacu pada sistem ini. Seluruh sistem terletak sekitar 165 parsec (538 tahun cahaya) dari Bumi.

Untuk mereproduksi data yang kami terima, disk harus diletakkan hampir di tepi kami. Yang aneh, karena disk sistem biner utama dari Chameleon CS condong ke arah kita di suatu tempat antara posisi "edge" dan "plane". Kami telah melihat kurangnya penyelarasan ini lebih dari sekali - kami telah menemukan sistem biner dan triple yang berdebu dan tidak paralel. Tapi kami pertama kali menemukan pendamping terpolarisasi di luar salah satu disk protoplanet ini!
Karena cakram debu menghalangi begitu banyak cahaya, sangat sulit bagi kita untuk menentukan massa pendamping. Apakah itu milik planet kelas Jupiter? Super Jupiter? Atau, menurut penulis, apakah itu kerdil berwarna coklat dengan massa kecil: bintang yang kurang berkembang?

Memiliki cakram debu di sekitar teman hampir pasti berarti bahwa apa pun dia, di masa depan dia akan mendapatkan sahabatnya sendiri!


Brown dwarf, dari 13 hingga 80 massa Jupiter, akan mengubah deuterium + deuterium menjadi helium-3 atau tritium, dan tetap seukuran dengan Jupiter, hanya memperoleh massa yang jauh lebih besar. Teman saat ini dari Chameleon CS dapat memiliki massa dari beberapa massa Jupiter hingga 20 massa seperti itu. Dalam gambar, Matahari tidak diberikan skala, itu akan menjadi berkali-kali lebih besar.

Kami tidak yakin bahwa kami memperkirakan dengan tepat usia sistem pada 2-3 juta tahun, dan kami tidak yakin bahwa ia telah menyelesaikan pembentukannya. Instrumen SPHERE, tersedia dengan Very Large Telescope, telah mencapai batasnya dalam astronomi inframerah, tetapi jika kita pergi ke panjang gelombang panjang dan observatorium lain, kita bisa mengetahuinya. Oleh karena itu, tim merencanakan pengamatan lanjutan dengan teleskop ALMA .


Atacama Large Millimeter submillimeter Array ( ALMA ) adalah salah satu teleskop radio paling kuat di Bumi. Mereka mampu mengukur sinyal panjang gelombang panjang dari atom, molekul, dan ion, tidak dapat diakses oleh teleskop yang beroperasi dengan panjang gelombang lebih pendek, seperti Hubble. Mereka juga dapat mengukur secara rinci karakteristik sistem protoplanet yang tidak terlihat bahkan oleh teleskop inframerah.

Ketika mempertimbangkan sistem seperti itu, sejumlah besar pertanyaan tambahan muncul. Apakah massa teman terus bertambah? Apakah cahaya yang dipancarkan olehnya berubah dalam waktu? Apakah bintang-bintang biner utama dari planet ini terbentuk di cakram? Apakah persentase polarisasi akan berubah seiring waktu? Disk utama dari bintang ganda berakhir kira-kira pada jarak yang sama dengan jarak dari Matahari ke aphelion Pluto, tetapi kawan tambahan itu berada pada jarak sepuluh kali lebih besar. Dan, seperti yang penulis simpulkan:

Kami menemukan bahwa serangkaian pengamatan yang diperoleh paling baik menjelaskan kerdil coklat yang punah dari massa kecil (mas 20 massa Jupiter) atau sebuah planet dengan massa besar yang dikelilingi oleh cakram yang tidak dideteksi.

Bisa jadi ternyata untuk pertama kalinya kita mengamati sistem bintang atau planet dalam proses pembentukan: versi yang diperbesar dari Jupiter dan bulan-bulan Jupiter. Memperoleh informasi tambahan tentang sistem khusus ini dan pada orang lain yang mirip dengannya, kami memulai jalur pemahaman yang akurat tentang bagaimana sistem bintang di Alam Semesta ini dibentuk, dikembangkan, dan tumbuh. Waktu yang menakjubkan untuk menyaksikan langit!