Astronomowie z holenderskiego ośrodka naukowego ASTRON wykorzystali sieć radioteleskopów LOFAR (LOw Frequency ARray) do odkrycia brązowego karła o nazwie Elegast - słabo świecącego obiektu nieco masywniejszego niż Jowisz, ale znacznie mniej masywnego niż Słońce. Ta detekcja otwiera nowe możliwości w zakresie wykorzystania radioteleskopów do znajdywania słabych obiektów będących bliskimi kuzynami egzoplanet podobnych do Jowisza.
Fale radiowe emitowane przez brązowe karły niosą ze sobą m.in. informacje o natężeniu ich własnych pól magnetycznych. Do tej pory obserwacje radiowe dokonywane dzięki radioteleskopom pozwalały jednak na namierzenie jedynie bardzo silnych pól magnetycznych, blisko sto razy silniejszych, niż te generowane przez zwykłe magnesy lodówkowe. Niska częstotliwość obserwacji LOFAR sprawia natomiast, że ta nowatorska sieć anten jest bardzo wrażliwa również na pola magnetyczne porównywalne o mocy podobnej do pól tych małych magnesów. Tak słabe pola mogą mieć na przykład najchłodniejsze brązowe karły i duże egzoplanety.
Pola magnetyczne rządzą właściwościami atmosfer i środowisk promieniowania wokół egzoplanet, a obserwacje radiowe są naszą największą nadzieją na ich zmierzenie. Dzięki temu odkryciu zrobiliśmy ważny krok naprzód w kierunku urzeczywistnienia tych nadziei pokładanych w radioastronomii - z punktu widzenia nauki o egzoplanetach - powiedział dr Harish Vedantham, naukowiec z ASTRON, główny autor badań opublikowanych właśnie w Astrophysical Journal Letters.
Jego zespół zastosował nową technikę odkrywania ciał wielkości Elegast. Wcześniej astronomowie kierowali po prostu teleskopy radiowe na znane i skatalogowane już wcześniej brązowe karły, które zlokalizowano przedtem dzięki ich słabej poświacie zaobserwowanej na falach podczerwieni. -Dzięki interferometrowi LOFAR chcemy zejść "niżej", aż do mas typowych dla planet podobnych do Jowisza, które są przy tym zbyt słabe, aby można je było zobaczyć w podczerwieni, więc zdecydowaliśmy się szukać tych obiektów bezpośrednio na naszych obrazach radiowych - mówi dr Joe Callingham, stażysta projektu VENI w Obserwatorium w Lejdzie, współautor pracy.
Obiekty takie jak Elegast (i duże egzoplanety) wyróżniają się na specjalnych, spolaryzowanych obrazach radiowych, ponieważ pole elektryczne emitowanych przez nie fal radiowych obraca się w trakcie ich propagacji w charakterystyczny, kołowy sposób (wzór). Zjawisko to w radioastronomii nazywane jest polaryzacją kołową.
Nie mogliśmy wprawdzie wyłowić Elegast w naszych standardowych obrazach radiowych, spośród tłumu milionów galaktyk widzianych na falach radiowych, ale Elegast natychmiast się tam wyróżniał, gdy tylko wykonaliśmy mapy radiowe w polaryzacji kołowej - dodaje dr Tim Shimwell, pracownik ASTRON i naukowiec LOFAR. Właśnie to doprowadziło ostatecznie do odkrycia Elegast. A dopiero w dalszej kolejności zespół wykorzystał dodatkowo obserwacje w podczerwieni z teleskopu Gemini i innych do potwierdzenia, że Elegast jest rzeczywiście zimnym brązowym karłem.
Elegast to pierwszy tego rodzaju obiekt bezpośrednio zidentyfikowany na obrazach radiowych. Zespół z ASTRON zajmuje się teraz zbieraniem obserwacji uzupełniających w celu zmierzenia wartości jego pola magnetycznego i porównania uzyskanych wyników obserwacji z przewidywaniami teoretycznymi dla takich ciał. Naukowcy kontynuują też przeszukiwanie bazy danych LOFAR celem identyfikacji większej liczby podobnych obiektów.
Warto dodać, że ważnym członkiem międzynarodowego konsorcjum naukowego LOFAR jest i Polska. W celu realizacji projektu budowy polskiej części LOFAR powołane zostało polskie konsorcjum pod nazwą POLFAR w skład którego wchodzą Uniwersytet Jagielloński (koordynator), Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Uniwersytet Zielonogórski, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Uniwersytet w Szczecinie, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu i Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe w Poznaniu.
W porównaniu do konwencjonalnych radioteleskopów LOFAR może w krótkim czasie wykonywać mapy bardzo dużych obszarów nieba. Astronomowie spodziewają się, że obserwując dziesiątki milionów radioźródeł, uda im się odkryć wiele nieznanych dotąd zjawisk.
Na zdjęciu: Przykładowa stacja anten LOFAR. Źródło: ASTRON.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Oryginalna praca naukowa: Direct radio discovery of a cold brown dwarf, H. K. Vedantham et al., ApJL 2020
- Projekt LOFAR w Polsce
- Astronomowie publikują nową mapę nieba, ukazującą setki tysięcy dotychczas nieznanych galaktyk
- Strona główna LOFAR
Źródło: ASTRON
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Wizja artystyczna obiektu Elegast. Niebieskie pętle przedstawiają linie pola magnetycznego. Naładowane cząstki poruszające się wzdłuż nich, przyśpieszając i emitując przy tym fale radiowe wykryte przez sieć anten LOFAR. Niektóre cząsteczki ostatecznie docierają jednak do biegunów magnetycznych, gdzie generują zorze podobne do tych występujących na Ziemi. Źródło: ASTRON/Danielle Futselaar.
