Объединив данные со спутника Gaia ЕКА с данными прибора GRAVITY, установленного на Очень большом телескопе (VLT) в Чили, международной команде ученых удалось получить первые фотографии бинарных компаньонов восьми ярких звезд. Это гораздо более мелкие и слабые компаньоны, скрытые сильной светимостью основной звезды.
Восемь кандидатов были выбраны из каталога, составленного Gaia, которая в ходе своей миссии характеризует движения миллиардов звезд. Они были выбраны потому, что подозревались в наличии бинарного компаньона: хотя он не настолько ярок, чтобы наблюдать его напрямую, он вызывает небольшие колебания на пути звезды-хозяина, которые может измерить только Gaia.
В этот момент их наблюдали с помощью GRAVITY — прибора, использующего технику интерферометрии, то есть совмещающего инфракрасный свет от нескольких телескопов, чтобы уловить мельчайшие детали в слабых объектах. Острый и чувствительный глаз GRAVITY уловил световой сигнал всех восьми предсказанных компаньонов, семь из которых были ранее неизвестны.
Gaia и GRAVITY в поисках звезд с бинарными компаньонами
В предыдущем астрономы использовали данные Gaia и другой наземной обсерватории, чтобы получить изображение газовой гигантской экзопланеты. Эта планета вращается вокруг звезды-хозяина на расстоянии, примерно в 17 раз превышающем расстояние Земли до Солнца, и проходит по небу под углом, значительно превышающим типичное расстояние между компаньонами, сфотографированными GRAVITY в этом исследовании.
Восемь малых спутников, обнаруженных по наблюдениям Gaia, находятся на малых углах разделения в несколько десятков миллиарксекунд, что примерно соответствует размеру монеты, видимой с расстояния 100 км. Три компаньона — очень маленькие и слабые звезды, а остальные пять — коричневые карлики, то есть небесные объекты, находящиеся между планетами и звездами.
Один из обнаруженных коричневых карликов вращается вокруг своей звезды-хозяина на том же расстоянии, что и Земля от Солнца. Это первый случай, когда коричневый карлик, находящийся так близко к своей звезде-хозяину, был сфотографирован напрямую. Ведущий автор исследования Томас Винтерхальдер, ученый из Европейской южной обсерватории, пояснил:
Мы показали, что можно получить изображение слабого компаньона, даже если он вращается по орбите очень близко к своей яркой звезде-хозяину. Этот результат подчеркивает замечательную синергию между Gaia и GRAVITY. Только Gaia может выявить такие тесные системы, в которых находятся звезда и «скрытый» компаньон, а GRAVITY — сфотографировать самый маленький и слабый объект с беспрецедентной точностью.
На самом деле, участок неба, который можно наблюдать с помощью GRAVITY, очень мал: нужно знать, куда смотреть. Беспрецедентно точные измерения Gaia движений и положений звезд необходимы для того, чтобы направить прибор в нужную сторону.
Следующий шаг? Экзопланеты
Взаимодополняемость Gaia и GRAVITY не ограничивается использованием данных Gaia для планирования последующих наблюдений. Объединив два набора данных, ученые смогли «взвесить» отдельные небесные объекты по отдельности. И, таким образом, различить массу звезды-хозяина и ее компаньона.
GRAVITY также измерил контраст между компаньоном и звездой-хозяином в диапазоне инфракрасных длин волн. Вместе с оценкой массы эти знания позволили команде оценить возраст компаньонов. К их удивлению, два коричневых карлика оказались менее яркими, чем можно было бы ожидать, учитывая их размер и возраст. Возможно, у них есть еще более мелкий компаньон?
Несомненно, то, что теперь, когда потенциал комбинации Gaia-GRAVITY продемонстрирован, следующим шагом станет поиск потенциальных планет-компаньонов у звезд, включенных в каталог Gaia. На самом деле, Gaia — единственная действующая миссия, которая может обнаружить малые движения близких пар на небе. Следующий каталог, который будет доступен в четвертом выпуске данных (DR4), будет содержать еще более богатый каталог звезд-кандидатов с потенциально малыми компаньонами.