Czasami najdziwniejsze znaleziska gwiezdne znajdują się w naszym kosmicznym sąsiedztwie. Astronomowie dokonali ostatnio ciekawego odkrycia, przeprowadzając nowy zestaw teleskopów: zaćmieniającą parę sub-gwiazdowych brązowych karłów.
Znalezisko to 2MASSW J1510478-281817, zwane również 2M1510. Skrót „2MASS” w oznaczeniu odnosi się do 2-mikronowego badania All-Sky Survey. Para znajduje się 119 lat świetlnych (36,6 parseków) odległych w gwiazdozbiorze Wagi Łuski, w pobliżu jej granicy z toczniem Wilka.
Teleskopy badawcze, które dokonały znalezienia, są częścią projektu SPECULOOS (Poszukiwanie planet mieszkalnych EClipsing ULtra-COOl Stars), baterii czterech teleskopów Ritchey-Chrétien o średnicy 1 metra zlokalizowanych w kompleksie Obserwatorium Paranal w Chile. Piąty teleskop o nazwie Artemis znajdujący się na Wyspach Kanaryjskich jest częścią badania SPECULOOS North.
Dwa brązowe karły krążą wokół siebie raz na 21 dni, przy czym 2M1510Aa jest nieco bardziej masywny z nich przy 40 masach Jowisza, w porównaniu z towarzyszem 2M1510Ab, przy szczuplejszej masie 39,3 Jowisza. Oba są brązowymi karłami typu M i krążą wokół wspólnego barycentrum w odległości zaledwie 0,063 AU (5,9 miliona mil lub 9,5 miliona kilometrów).
Trzeci, bardziej oddalony brązowy karzeł oznaczony 2MASS J15104761-2818234 (2M1510B) jest również częścią złożonego układu. Ten trzeci obiekt krąży wokół 250 jednostek astronomicznych (AU) od pary podstawowej. To ponad sześć razy średnia odległość od Słońca do Plutona.
„Program SPECULOOS szuka egzoplanet przelatujących przez gwiazdy o bardzo małej masie i brązowych karłów, a para brązowych karłów na niebie wydawała się dobrym celem” - mówi Adam Burgasser z UC San Diego, autor badanie. „Zaskoczyło nas odkrycie, że tak naprawdę były to trzy brązowe karły!”
Odkrycie zostało zgłoszone w najnowszym czasopiśmie Natura: astronomia. Naukowcy wykorzystali cztery 8,2-metrowe instrumenty, które tworzą bardzo duży teleskop, również zlokalizowany w Cerro Paranal, Chile na pustyni Atacama, oraz spektrograf bliskiej podczerwieni (NIRSPEC), znajdujący się w obserwatorium Keck na szczycie Mauna Kea na Hawajach, aby zweryfikować odnaleźć. Oba są przystosowane do pomiaru prędkości w podczerwieni, pasmie, w którym osiągają szczyt brązowe karły. Obserwowane zaćmienie trwało około 90 minut.
„To (2M1510) część listy celów SPECULOOS, która zawiera wszystkie ultrakłaskie karły, których odległość jest mniejsza niż 40 parseków mierzona przez satelitę Gaia i której promień jest mniejszy niż 0,15 promienia słonecznego”, mówi Michaël Gillon (Uniwersytet w Liege, Belgia) . „Dzięki SPECULOOS powinniśmy wykryć kilka podobnych systemów w ciągu najbliższych kilku lat, w tym nowe potencjalnie nadające się do zamieszkania planety wielkości Ziemi, nadające się do szczegółowej charakterystyki atmosferycznej za pomocą Jamesa Webba”.
Brązowe karły zajmują strefę między pełnoprawnymi gwiazdami o masie 80 razy większej od Jowisza (7,7% masy Słońca) i 13 mas Jowisza. Para 2M1510 to brązowe karły typu M, zajmujące miejsce w samym środku tego zakresu masy. Chociaż brązowe karły nie są wystarczająco masywne, aby utrzymać pełnoprawną fuzję poprzez łańcuch proton-proton, podobnie jak czerwone karłowate gwiazdy, nadal mogą powoli gotować na wolnym ogniu, używając niskiej jakości fuzji deuterowej w swoich rdzeniach. Średnia temperatura powierzchni dla karła M wynosi 2600 Kelwinów (2300 stopni Celsjusza).
Chociaż brązowe karły są słabymi celami, są też prawdopodobnie jednym z najczęstszych obiektów we Wszechświecie.
Odkrycie reprezentuje tylko drugą znaną parę zaćmieniających brązowych karłów. Pierwszą jest para rozdzielona 2MASS J05352184-0546085AB w Mgławicy Orion, stosunkowo młoda para w wieku zaledwie jednego miliona lat.
Kolejną intrygującą parę brązowych karłów znaleziono w 2003 roku na orbicie głównej gwiazdy sekwencji, Epsilon Indi.
Badanie SPECULOOS będzie się specjalizować w celowaniu w egzoplanety w strefach zamieszkiwanych przez chłodne gwiazdy karłowate. Jedna z takich karłowatych gwiazd, które mają egzoplanety o nazwie TRAPPIST-1, bardzo się rozkręciła w wiadomościach w 2015 roku, a takie „mini-układy słoneczne” mogą być powszechne w kosmosie.
„2M1510 zaobserwowano w ramach programu uruchamiania SPECULOOS”, mówi Burgasser. „Teraz teleskopy są gotowe do pracy, a zespół monitoruje kilka gwiazd o niskiej masie i brązowych karłów w poszukiwaniu tranzytowych egzoplanet. Śledzimy również (na) niektórych kandydujących systemach egzoplanetowych odkrytych przez misję TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Za każdym razem, gdy jesteśmy w stanie spojrzeć na wszechświat w nowy sposób, często odkrywamy coś ekscytującego lub nieoczekiwanego. ”
2M1510 jest również członkiem grupy ruchomych gwiazd Argus. Ta 45-milionowa gromada stosunkowo młodych gwiazd została odkryta w 2018 roku. Członkostwo w gwiezdnym stowarzyszeniu lub grupie ruchomej jest zdradzane przez gwiazdy o wspólnym prawidłowym ruchu po niebie. Hiady w gwiazdozbiorze Byka są znanym pobliskim stowarzyszeniem gwiezdnym, podobnie jak Ursa Major Moving Group, która zawiera większość gwiazd w gwiazdozbiorze Wielkiego Wozu.
Odkrycie jest ważne, ponieważ członkostwo pary brązowych karłów w ramach Grupy Argus Moving Group określa wiek pary, ale ich fizyczne powiązanie z faktem, że wzajemnie się zaćmią wzdłuż naszej linii wzroku, pozwala astronomowie, aby dalej scharakteryzować te dwa pod względem masy. Podgwiezdne brązowe karły, takie jak para 2M1510, są uważane za bardzo podobne do masywnych egzoplanet.
To intrygujące odkrycie pozwala badaczom nie tylko scharakteryzować duże masoplanety, ale także przetestować modele ewolucji i ochłodzenia brązowych karłów.
„Nasze pomiary mówią nam, że masa, promień i wiek są bardzo dobrze wyjaśnione przez modele, których fundamenty mają 30 lat”, mówi Amaury Triaud z University of Birmingham, główny autor badania. „To niezwykłe. Mówi nam również, że jasność brązowych karłów jest nieco gorsza w porównaniu do modeli. Teraz wiemy, że modele są bardzo dobre, ale wciąż musimy je ulepszać. ”
Byłoby ciekawe zobaczyć taką parę z bliska: w naszym Układzie Słonecznym nie ma analogii dla brązowego karła. Ciekawie będzie obserwować, jakie inne odkrycia wynikną z badania SPECULOOS w najbliższej przyszłości.
- Źródło zdjęcia: Roberto Molar Candanosa i Sergio Dieterich, Carnegie Institution for Science.
