Kunstnerillustration af brunt dværg binært par. Klik for at forstørre.
En af de mest vanskelige opgaver for astronomer er at finde ud af, hvor massive fjerne objekter er. Hubble-rumteleskopet har hjulpet astronomer med at måle massen af et binært par brune dværge - mislykkede stjerner - når de kredser om hinanden. Den ene dværg er 55 gange massen af Jupiter, og den anden er 35 gange massen. Hver skulle være 80 gange Jupiters masse, før de havde masser nok til at antænde en fusionsreaktion.
For første gang har det lykkedes astronomer at veje et binært par brune dværge og måle deres diametre præcist. Disse slags nøjagtige målinger er ikke mulige, når man observerer en enkelt brun dværg.
Fordi deres baner er skrånende kant til Jorden, passerer dværgene foran hinanden og skaber formørkelser. Dette er den første brune dværgformørkende binære nogensinde opdaget. Parret giver en usædvanlig mulighed for nøjagtigt at bestemme dværgernes masser og diametre, hvilket giver afgørende test af teoretiske modeller.
En brun dværg er en lidt forstået mellemklasse af himmelgenstand, der er for lille til at opretholde brintfusionsreaktioner, ligesom dem, der driver vores sol. Brune dværge er dog dusinvis af gange massivere end solsystemets største planet, Jupiter, og er derfor for store til at være en planet.
Opdagelsen af de parrede brune dværge og de kritiske målinger rapporteres i dag i det videnskabelige tidsskrift Nature af et team af astronomer: Jeff Valenti fra Space Telescope Science Institute (STScI), Robert Mathieu fra University of Wisconsin-Madison og Keivan Stassun fra Vanderbilt University.
En dværg er 55 gange Jupiters masse; den anden er 35 gange heftigere end Jupiter (med en fejlprocent på 10 procent). For at kvalificere sig som en stjerne og brænde brint gennem nuklear fusion, skulle dværgene være 80 gange mere massive end Jupiter. Til sammenligning er solen 1.000 gange mere massiv end Jupiter.
Astronomerne er overraskede over at opdage, at den mere massive brun dværg er den køligere af parret, i modsætning til alle forudsigelser om brune dværge i samme alder. Enten er de to ikke i samme alder og kan være fanget organer, eller de teoretiske modeller er forkerte, siger forskere.
Det brune dværgpar kredser hinanden så tæt, at de ligner et enkelt objekt, når de ses fra Jorden. Fordi deres banebane er banebrydende, passerer de to objekter med jævne mellemrum foran eller formørkelse, hinanden. Disse formørkelser forårsager regelmæssige dip i lysstyrken i det kombinerede lys, der kommer fra begge genstande. Ved præcist at timere disse okkultationer var astronomerne i stand til at bestemme bane for de to objekter. Med disse oplysninger brugte astronomerne Newtons bevægelseslove til at beregne massen af de to dværge.
Derudover beregnet astronomerne størrelsen på de to dværge ved at måle dyppernes varighed i deres lyskurve. Fordi de er så unge, er dværgene bemærkelsesværdigt store for deres masse: omtrent den samme diameter som Solen. Fordi parret er placeret i Orion-tågen, som er et nærliggende stjernebarnehave med stjerner mindre end 10 millioner år gamle.
En analyse af lyset fra dværgparret indikerer, at dværgene har en rødlig støbning. Nuværende modeller forudsiger også, at brune dværge skal have ”vejr” - skylignende bånd og pletter, der ligner dem, der er synlige på Jupiter og Saturn.
Ved at måle variationer i lysspektret fra parret bestemte astronomerne også dværgenes overfladetemperatur. Teori forudsiger, at det mere massive medlem af et par brune dværge skulle have en højere overfladetemperatur. Men de fandt lige det modsatte. Den tyngre af de to har en temperatur på 4.310 grader Fahrenheit (2.650 grader Kelvin) og den mindre, 4.562 grader F (2.790 grader K). Disse sammenligner med Solens overfladetemperatur på 9.980 grader F (5.800 grader K).
”En mulig forklaring er, at de to objekter har forskellige oprindelser og aldre,” siger Stassun. Hvis dette er tilfældet, understøtter det et af resultaterne af den seneste indsats for at simulere stjernedannelsesprocessen. Disse simuleringer forudsiger, at brune dværge oprettes så tæt sammen, at de sandsynligvis forstyrrer hinandens dannelse.
De nye observationer bekræfter den teoretiske forudsigelse af, at brune dværge begynder som stjernestore genstande, men krympe og køle og bliver mere og mere planetstore når de ældes. Før nu var den eneste brune dværg, hvis masse direkte blev målt, meget ældre og svagere.
Mange astronomer mener, at brune dværge faktisk kan være det mest almindelige produkt i stjernedannelsesprocessen. Så information om brune dværge kan give værdifuld ny indsigt i de dynamiske processer, der producerer stjerner ud af kollapsende boblebad af interstellært støv og gas.
Fordi gamle brune dværge er mindre og svagere end ægte stjerner, er det først i de senere år, at forbedringer inden for teleskopteknologi har gjort det muligt for astronomer at katalogisere hundredevis af svage genstande, som de mener kan være brune dværge. Men for at udvælge de brune dværge fra andre typer svage genstande, har de brug for en måde at estimere deres masser på, fordi masse er skæbne for stjerner og stjernelignende genstande.
Eksistensen af brune dværge blev først foreslået i 1980'erne, men det var først i 2000, at en brun dværg blev entydigt fundet. Mens brune dværge var hypotetiske genstande, differentierede astronomer dem fra planeterne på den måde, de dannede sig på. Brune dværge og stjerner dannes på samme måde fra en kollapsende sky af interstellært støv og gas. Planeter er bygget fra skiverne af støv og gas, der omgiver dannende stjerner. Når astronomer opdagede den første kandidatbrune dværg, indså de, at dværge er meget vanskelige at differentiere fra planeter, især når de har stjernekammerater. Så en voksende gruppe astronomer favoriserer at definere brune dværge som genstande mellem 13 til 80 gange mere massiv end Jupiter.
Forskerne foretog observationer med to sæt teleskoper placeret i de chilenske Andes, omkring 100 mil nord for Santiago: det lille og moderat apertur-teleskopsystem (SMARTS), der drives af et konsortium, der inkluderer Space Telescope Science Institute og Vanderbilt University, og International Gemini Observatory, der drives af National Science Foundation.
Originalkilde: Hubble News Release
