今までに、天文学者が褐色矮星の最初の全球天気図を作成したと聞いたことがあるでしょう。 （まだお持ちでない場合は、ここでストーリーを見つけることができます。）研究者が提供した茶色の小人ルーマン16Bの表面の立方体モデルまたは折り紙風船モデルを構築したこともあります（ここ）。
私の帽子の1つは、マップ作成のほとんどが行われたマックスプランク天文学研究所の広報担当者の帽子なので、結果についてのプレスリリースの執筆に携わっていました。しかし、私が特に興味深いと思う側面の1つは、あまり取り上げられていませんでした。この特定の研究は、最近のテンポの速い天文学の好例であり、より一般的には、天文学の研究の仕組みを示しています。そこで、最初の茶色の小人サーフェスマップの舞台裏を見てみましょう（できればメイキング）-（右の画像を参照）。
他の科学と同様に、天文学者として成功したい場合は、何か新しいことをする必要があり、以前に行われていたことを超える必要があります。結局のところ、それが発行可能な新しい結果のすべてです。時々、そのような進歩は、より大きな望遠鏡とより敏感な機器が利用可能になることによって推進されます。場合によっては、多数のオブジェクトを調査し、獲得したデータから結論を引き出すなど、努力と忍耐力が関係することがあります。
工夫が重要な役割を果たしています。天文学者が開発した望遠鏡、機器、分析方法を、絶えず成長しているツールボックスのツールと考えてください。新しい結果を得る1つの方法は、これらのツールを新しい方法で組み合わせたり、新しいオブジェクトに適用したりすることです。
そのため、私たちのオープニングシーンは天文学で特別なものではありません。マックスプランク天文学研究所のポスドク研究員であるIan Crossfieldと、2013年3月上旬に多くの同僚（研究所長Thomas Henningを含む）が、この方法でこれまでにマッピングされたことのないオブジェクトのクラスに恒星表面をマッピングする特定の方法を適用する。
この方法はドップラーイメージングと呼ばれます。回転する星からの光は、星が回転するときに周波数がわずかにシフトするという事実を利用しています。恒星の回転に伴って星の表面のさまざまな部分が通り過ぎるので、周波数シフトは、発光領域が星のどこに位置しているかによってわずかに異なります。これらの体系的な変動から、恒星表面のおおよそのマップを再構築して、暗い領域と明るい領域を示すことができます。現在の最大の望遠鏡でさえ表面の細部を識別するには星が遠すぎますが、このようにして、表面マップを間接的に再構築できます。
メソッド自体は新しいものではありません。基本的な概念は1950年代後半に発明され、1980年代には、明るくゆっくり回転する星へのいくつかの応用が見られ、天文学者はドップラーイメージングを使用してそれらの星のスポット（恒星表面の暗いパッチ、太陽のスポットに類似した恒星）をマッピングしました。
クロスフィールドと彼の同僚は疑問に思っていました：この方法は、惑星と星の間の仲介者である惑星よりも重いが、核融合がオブジェクトのコアで点火してそれを星に変えるには不十分な質量を持つ茶色の小人に適用できますか？悲しいことに、現在の望遠鏡や計器ができることとできないこと、そして既知の褐色矮星の特性を考慮したいくつかの簡単な計算は、それが機能しないことを示しました。
利用可能なターゲットが弱すぎ、ドップラーイメージングには多くの光が必要です。1つは、利用可能な光を無数のスペクトルの色に分割する必要があるため、また、さまざまな短い測定を行う必要があるためです-結局のところ、ドップラー効果による微妙な周波数シフトが時間とともにどのように変化するかを監視する必要があります。
これまでのところ、普通。まったく新しいタイプの観察を行う方法についてのほとんどの議論は、おそらくそれを実行できない、または実行できないという結論に達します。 まだ。しかし、この場合、天文学の進歩の別の推進力が現れました：新しい物体の発見。
3月11日、ペンシルベニア州立大学の天文学者であるケビンルーマンは重要な発見を発表しました。NASAの広視野赤外線調査エクスプローラー（WISE）からのデータを使用して、2つの褐色矮星が互いに周回するシステムを特定しました。驚くべきことに、このシステムは地球からわずか6.5光年の距離にありました。アルファケンタウリの星系とバーナードの星だけがそれより地球に近いです。実際、バーナードの星は、天体が私たちの太陽系に非常に近いことが発見された最後の時期であり、その発見は1916年に行われました。
現代の天文学者は、きびきびした名前を思いつくことは知られておらず、WISE J104915.57-531906.1と指定された新しいオブジェクトも例外ではありませんでした。公平を期すために、これは本当の名前であることを意味していません。これは、検出器WISEとシステムの空の座標を組み合わせたものです。その後、システムの代替名称「Luhman 16AB」が提案されました。これは16番目 Kevin Luhmanによって発見されたバイナリシステム。AとBはバイナリシステムの2つのコンポーネントを示します。
最近では、インターネットにより天文学コミュニティーは、発表された直後に新しい発見にすぐにアクセスできます。多くの、おそらくほとんどの天文学者は、科学論文の国際的なリポジトリであるarXivの天体物理学セクションであるastro-phへの最近の投稿を閲覧することから、就業日を開始します。いくつかの例外を除いて-一部のジャーナルは少なくともしばらくの間独占的な出版権を要求します-これは、ほとんどの場合、天文学者が同僚の最新の研究論文を最初に垣間見る場所です。
ルーマンは3月11日のastro-phに彼の論文「太陽から2パーセクでのバイナリブラウンドワーフの発見」を投稿しました。クロスフィールドとMPIAの同僚にとって、これは画期的なものでした。突然、ここに、ドップラーイメージングが機能すると思われる茶色の小人が現れ、茶色の小人の最初の表面地図が得られました。
しかし、これを実現するには、世界最大の望遠鏡の1つである集光能力が必要であり、そのような望遠鏡での観測時間は非常に需要があります。クロスフィールドと彼の同僚は、彼らが適用する前にもう一つのテストを適用する必要があると決定しました。ドップラーイメージングに適したオブジェクトは、わずかにちらつき、明るくなったり暗くなったりする表面領域が回転して見えるようになるにつれて、少しずつ明るくなったり暗くなったりします。ルーマン16Aまたは16Bはちらつきましたか–天文学者的に言えば：それらの1つ、またはおそらく両方が高い変動性を示しましたか？
天文学には独自の時間スケールがあります。インターネットを介した通信は高速です。しかし、新しいアイデアを思いついた場合、通常は、夜が落ちるのを待って望遠鏡をそれに向けることはできません。観測提案を承認する必要があります。このプロセスには時間がかかります。通常、提案と実際の観測の間には半年から1年かかります。また、申請は形式的なものではありません。欧州南天天文台の超大型望遠鏡やハッブルのような宇宙望遠鏡などの大規模施設は、通常、実際に利用可能な観測時間の5倍以上の量のアプリケーションを受け取ります。
しかし、近道があります。これは、特に有望な、またはタイムクリティカルな観測プロジェクトをより早く完了するための方法です。監視局長または副局長は、この監視時間のチャンクを自由裁量で配布する権利があるため、「局長の裁量時間」として知られています。
4月2日、別のMPIAポスドク（現在はエジンバラ大学に在籍）のBeth Billerが、チリのESOのラシーラ天文台にあるMPG / ESO 2.2 m望遠鏡でディレクターの裁量時間を申請しました。その提案は同日承認された。
Billerの提案は、GRONDと呼ばれる装置でLuhman 16Aと16Bを研究することでした。この装置は、ガンマ線バーストと呼ばれる強力で遠方の爆発の残光を研究するために開発されました。通常の天体では、天文学者は時間をかけることができます。これらのオブジェクトは、天文学者が観測を行う数時間にわたってあまり変化しません。まず1つのフィルターを使用して1つの波長範囲（「1色の光」）をキャプチャし、次に別の波長範囲の別のフィルターを使用します。 （通常、天文画像は一度に1つの波長範囲（1色）をキャプチャします。カラー画像を見ると、通常、一度に1つのカラーフィルターを使用した一連の観測結果です。）
ガンマ線バーストと他の過渡現象は異なります。それらの特性は、分単位の時間スケールで変化する可能性があり、連続的な観察のための時間を残しません。そのため、GRONDでは7つの異なる色を同時に観察できます。
Billerは、Lhman 16Aと16Bの輝度変化を7つの異なる色で同時に記録するGRONDのユニークな機能を使用することを提案しました。褐色矮星から得られた最も同時発生的な情報は、2つの異なる波長でのものでした（Esther Buenzli、その後アリゾナ大学のスチュワード天文台での研究、および同僚）。ビラーは７歳だった。わずかに異なる波長領域にはわずかに異なる色のガスに関する情報が含まれているため、このような測定はこれらの褐色矮星の層構造への洞察を約束しました–異なる温度は異なる高さの異なる大気層に対応します。
クロスフィールドと彼の同僚、その中のビラーにとって、このような明るさの変化の測定は、茶色の小人の1人がドップラーイメージングの良い候補であったかどうかも示すはずです。
結局のところ、彼らはそれほど長く待つ必要さえありませんでした。ミハエルジロン周辺の天文学者のグループは、ホストスターと地球上の観測者の間を通過する際に発生する輝度変動によって太陽系外惑星を検出するために設計された小型ロボット望遠鏡TRAPPISTをLuhman 16ABに向けました。ビラーが時間を観察するために申請し、彼女の申請が承認された同じ日、トラピストグループは、Luhman 16Bの明るさの変化をグラフ化した論文「私たちの2つの新しい恒星近傍の最も涼しい気候の変化」を発表しました。
このニュースは、クロスフィールドを家から数千マイルも離れたところで捉えました。一部の天文観測では、天文学者が居心地の良いオフィスを離れる必要はありません。提案は大型望遠鏡の1つで天文学者に送信され、条件が満たされれば観測が行われ、インターネット経由でデータが返されます。しかし、他の種類の観測では、天文学者は、使用されている望遠鏡、たとえばチリ、ハワイなどに行く必要があります。
ルーマン16Bの明るさの変化が発表されたとき、クロスフィールドはハワイで観測していました。彼と彼の同僚は、新しい結果を考えると、ルーマン16Bはドップラーイメージングテクニックの可能な候補から有望なものに移行したことをすぐに理解しました。クロスフィールドは、ハワイからフランクフルトに戻る飛行中に、チリのESOパラナル天文台にある8メートルの超大型望遠鏡（VLT）の1つに設置された分光器であるCRIRESで、監督の裁量時間の緊急観測提案をすぐに書き、4月に申請書を提出しました。 5. 5日後、提案は承認されました。
5月5日、超大型望遠鏡の4つのユニット望遠鏡の1つである、Antuの8メートルの巨大な鏡が南極星座Vela（「帆」）に向けられました。収集した光は、感度を高めるために摂氏約-200度（華氏-330度）に冷却される高解像度赤外線分光器であるCRIRESに注がれました。
それぞれ3週間前と2週間前の時点で、Billerの観測により、意図された7つの異なる波長帯域における両方の褐色矮星の変動性に関する豊富なデータが得られました。
この時点で、元のアイデアと観察の間に2か月しか経過していませんでした。しかし、エジソンの有名な道具を言い換えると、観測天文学は1％観測と99％評価です。生データが分析され、修正され、モデルと比較され、観測されたオブジェクトの特性について推論されます。
Beth Billerの輝度変動の多波長モニタリングでは、これに約5か月かかりました。 9月の初めに、Billerと17人の共著者、Crossfield、およびその他の多数のMPIA同僚は、彼らの記事を 天体物理ジャーナル （ApJL）いくつかの改訂後、10月17日に承認されました。10月18日以降、結果はastro-phでオンラインでアクセス可能になり、1か月後にApJL Webサイトに公開されました。
9月下旬、Crossfieldと彼の同僚は、CRIRESデータのドップラーイメージング分析を終了しました。このような分析の結果は100％確実というわけではありませんが、天文学者はルーマン16Bの表面の最も可能性の高い構造を発見しました。明るい部分と暗い部分のパターン。水素ガスに漂う鉄や他の鉱物でできた雲。
いつものように、彼らがジャーナルに投稿したテキスト 自然 匿名のままで、特定の記事を公開するかどうかをジャーナルの編集者に推奨する科学者であるレフェリーに送られました。ほとんどの場合、レフェリーは公開すべきだと思う記事であっても、改善のためのいくつかの推奨事項を持っています。いくつかの改訂後、 自然 Crossfieldらを受け入れた。 2013年12月下旬の記事。
と 自然、最終改訂版をastro-phまたは同様のサーバーで公開できるのは、ジャーナルでの公開後6か月以上です。そのため、多くの同僚が、1月9日にワシントンDCで開催された第223回アメリカ天文学会の会議で、2014年1月29日に、より広い天文学コミュニティ、オンライン出版物のために茶色の矮星地図について聞いたことがあるでしょう。 、この新しい結果の最初の垣間見られます。そして、あなたは、茶色の小人の地図を見れば、それらの多くが他に何ができるかについて考え始めていることに賭けることができます。次世代の結果にご期待ください。
そして、あなたはそれを持っています：アイデアから出版までの10か月の天文学的研究により、褐色矮星の最初の表面マップ（Crossfield et al。）と2つの褐色矮星の明るさの変化の最初の7波長バンド研究（Biller et al。）。まとめると、これらの研究は、惑星と星の間のどこかにあるオブジェクトの複雑な気象パターンの魅力的なイメージを提供し、褐色矮星の研究の新時代の始まりであり、別の目標への重要な一歩です：他の周りの巨大ガス惑星の詳細な表面マップ出演者。
もっと個人的に言えば、これはウェザーチャンネルが取り上げた私の最初のプレスリリースでした。
