Billedkredit: ESO
Et team af europæiske astronomer har placeret den nærmeste brune dværgstjerne nogensinde opdaget. Epsilon Indi B er 45 gange massen af Jupiter og tager 400 år at kreds rundt om den største stjerne.
Et team af europæiske astronomer [2] har opdaget en Brown Dwarf-genstand (en 'mislykket' stjerne) mindre end 12 lysår fra solen. Det er den nærmeste endnu kendte.
Nu betegnet Epsilon Indi B, det er en ledsager til en velkendt lysende stjerne på den sydlige himmel, Epsilon Indi (nu “Epsilon Indi A”), der tidligere blev antaget at være single. Det binære system er et af de tyve nærmeste stjernesystemer til Solen.
Den brune dværg blev opdaget fra den relativt hurtige bevægelse over himlen, som den deler med sin lysere ledsager: parret bevæger sig med en fuld månediameter på mindre end 400 år. Det blev først identificeret ved hjælp af digitaliserede arkivfotografiske plader fra SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) og bekræftet ved hjælp af data fra Two Micron All Sky Survey (2MASS). Opfølgningsobservationer med det næsten infrarøde følsomme SOFI-instrument på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) ved La Silla-observatoriet bekræftede dets art og har tilladt målinger af dets fysiske egenskaber.
Epsilon Indi B har en masse, der er 45 gange større end Jupiter, den største planet i solsystemet, og en overfladetemperatur på kun 1000 ° C. Det hører til den såkaldte 'T dværg' -kategori af objekter, der ligger rundt om domænet mellem stjerner og kæmpe planeter.
Epsilon Indi B er den nærmeste og lyseste T-dværg, der er kendt. Fremtidige undersøgelser af det nye objekt lover at give astronomer vigtige nye ledetråde med hensyn til dannelsen og udviklingen af disse eksotiske himmellegemer, samtidig med at de giver interessant indsigt i grænseområdet mellem planeter og stjerner.
Små bevægelige nåle i kæmpe høstakke
Forestil dig, at du er en professionel ornitolog, som for nylig er vendt hjem fra en ekspedition til Sydamerikas jungler, hvor du tilbragte lange uger ved at bruge dine højdrevne teleobjektiver på udkig efter sjældne fuglearter. Afslappende tager du et par vidvinklede øjebliksbilleder af de blomstrende blomster i din baghave, uforstyrret af den almindelige sortfugle, der flyver hen over søgeren. Først senere, når du omhyggeligt sammenligner disse snaps, bemærker du noget lille og usædvanligt farvet, flimrende tæt bag mørfuglen: Du har opdaget en eksotisk, sjælden fugl lige derhjemme.
På omtrent samme måde har et team af astronomer [2] netop fundet en af de nærmeste naboer til Solen, en eksotisk 'mislykket stjerne' kendt som en 'brun dværg', der bevæger sig hurtigt hen over himlen i den sydlige stjernebilledet Indus ( Den indiske). Interessant nok er der på et tidspunkt, hvor teleskoper bliver større og udstyret med stadig mere sofistikerede elektroniske detektorer, stadig meget at lære ved at kombinere gamle fotografiske plader med denne moderne teknologi.
Fotografiske plader taget af videfelt (“Schmidt”) -teleskoper gennem de seneste årtier har fået en ny lejekontrakt på livet ved at blive digitaliseret af automatiserede målemaskiner, så computere kan trawl effektivt gennem enorme og uvurderlige dataarkiver, som langt fra endnu ikke er fuldt udnyttet [3]. For det sydlige himmel har Institute for Astronomy i Edinburgh (Skotland, UK) for nylig frigivet scanninger foretaget af SuperCOSMOS-maskinen af plader, der spænder over flere årtier i tre optiske passbånd. Disse data er perfekt egnet til søgning efter objekter med store ordentlige bevægelser og ekstreme farver, såsom brune dværge i solområdet.
Alt bevæger sig - et spørgsmål om perspektiv
I astronomi betegner en stjernes 'rette bevægelse' dens tilsyneladende bevægelse på himmelkuglen; det udtrykkes normalt i buesekunder om året [4]. Den tilsvarende virkelige hastighed for en stjerne (i kilometer per sekund) kan kun estimeres, hvis afstanden er kendt.
En stjerne med en stor ordentlig bevægelse kan indikere en reel stor hastighed eller simpelthen at stjernen er tæt på os. Analogt set har et fly lige efter start en meget lavere sand hastighed end når det kører i høj højde, men for en observatør, der holder øje med i nærheden af en lufthavn, ser det ud til, at det afgående fly flytter meget hurtigere hen over himlen.
Proxima Centauri, vores nærmeste stjernede nabo, ligger kun 4,2 lysår væk (jf. ESO PR 22/02) og har en ordentlig bevægelse på 3,8 bue / år (svarende til 23 km / sek i forhold til solen, i retning vinkelret til synslinjen). Den højst kendte korrekte bevægelsesstjerne er Barnards Stjerne i 6 lysårsafstand og bevæger sig 10 buer / år (87 km / sek i forhold til solen). Alle kendte stjerner inden for 30 lysår er genstande med høj ordentlig bevægelse og bevæger sig mindst 0,2 bue / år.
Trawl for hurtigt bevægelige objekter
I nogen tid har astronomer ved Astrophysical Institute i Potsdam foretaget en systematisk edb-søgning efter objekter med høj ordentlig bevægelse, der vises på røde fotografiske himmelplader, men ikke på de tilsvarende blå plader. Deres mål er at identificere hidtil ukendte seje genstande i kvarteret Solar.
De havde tidligere fundet en håndfuld nye objekter inden for 30 lysår på denne måde, men intet så rødt eller bevæger sig fjernt så hurtigt som det, de nu har snarret i stjernebilledet Indus i den sydlige himmel. Dette objekt blev kun set på de meget længste bølgelængdeplader i SuperCOSMOS Sky Survey-databasen. Det bevægede sig så hurtigt, at det på plader med kun to års mellemrum i 1990'erne havde bevæget sig næsten 10 buesekunder på himlen, hvilket gav en ordentlig bevægelse på 4,7 bue / år. Det var også meget svagt ved optiske bølgelængder, grunden til, at det aldrig var blevet set før. Når det bekræftes i data fra den digitale Two Micron All Sky Survey (2MASS), blev det imidlertid set meget lysere i den infrarøde, med den typiske farvesignatur for en kølig brun dværg.
På dette tidspunkt blev objektet antaget at være en isoleret rejsende. Imidlertid afslørede en søgning gennem tilgængelige online kataloger hurtigt, at kun 7 arcminutes væk var en velkendt stjerne, Epsilon Indi. De to deler nøjagtigt den samme meget store rigtige bevægelse, og det var således øjeblikkeligt klart, at de to skal være forbundet, og danner et bredt binært system adskilt med mere end 1500 gange afstanden mellem Solen og Jorden.
Epsilon Indi er en af de 20 nærmeste stjerner til Solen på kun 11,8 lysår [5]. Det er en dværgstjerne (af spektral type K5) og med en overfladetemperatur på ca. 4000 ° C, noget køligere end solen. Som sådan forekommer det ofte i science fiction som hjemstedet for et beboeligt planetsystem [6]. Det hele forbliver fast i spekulationens område, men alligevel ved vi nu, at det helt sikkert har en meget interessant ledsager.
Dette er en bemærkelsesværdig opdagelse: Epsilon Indi B er den nærmeste stjerne-lignende kilde til Solen fundet i 15 år, den højeste korrekte bevægelseskilde, der findes i over 70 år, og med en total lysstyrke kun 0,002% af solen, en af de iboende svageste kilder nogensinde set uden for solsystemet!
Efter Proxima og Alpha Centauri er Epsilon Indi-systemet også bare det andet kendte brede binære system inden for 15 lysår. I modsætning til Proxima Centauri er Epsilon Indi B imidlertid ingen almindelig stjerne.
Brun dværge: køling, køling, køling ...
Inden for dage efter opdagelsen i databasen lykkedes det astronomerne at sikre et infrarødt spektrum af Epsilon Indi B ved hjælp af SOFI-instrumentet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) på La Silla Observatory (Chile). Spektret viste de brede absorptionsegenskaber på grund af metan og vanddamp i dens øvre atmosfære, hvilket indikerer en temperatur på 'kun' 1000 ° C. Almindelige stjerner er aldrig så seje - Epsilon Indi B blev bekræftet som en brun dværg.
Brune dværge menes at danne på omtrent samme måde som stjerner ved tyngdepunktets sammenbrud af klumper af kold gas og støv i tætte molekylære skyer. Af grunde, der endnu ikke er helt klare, ender nogle klumper med masser, der er mindre end ca. 7,5% af vores sol eller 75 gange planeten Jupiters masse. Under denne grænse er der ikke nok pres i kernen til at indlede nuklear brintfusion, den langvarige og stabile strømkilde for almindelige stjerner som Solen. Bortset fra en kort, tidlig fase, hvor nogle deuterium brændes, fortsætter disse objekter med lav masse simpelthen afkøling og falmer langsomt væk, mens de frigiver den resterende varme fra deres fødsel.
Teoretiske diskussioner af sådanne genstande begyndte for ca. 40 år siden. De blev først benævnt 'sorte dværge' og senere 'brune dværge' som anerkendelse af deres forudsagte meget kølige temperaturer. Imidlertid blev de også forudsagt at være meget svage og meget røde, og det var først i 1995, at sådanne genstande begyndte at blive opdaget.
De første blev set som svage ledsagere til stjerner i nærheden, og senere blev nogle fundet flydende frit i kvarteret Solar. De fleste brune dværge hører til de for nylig klassificerede spektraltyper L og T, under de længe kendte kølige dværge af type M. Disse er meget røde for menneskelige øjne, men L og T dværge er køligere stadig, så meget at de næsten er usynlige ved optiske bølgelængder, hvor det meste af deres emission kommer ud i den infrarøde. [7].
Hvor massiv er Epsilon Indi B?
Alderen for de fleste brune dværge, der hidtil er påvist, er ukendt, og det er derfor svært at estimere deres masser. Det kan dog antages, at alderen på Epsilon Indi B er den samme som for Epsilon Indi A, hvis alder estimeres til at være 1,3 milliarder år baseret på dens omdrejningshastighed. Ved at kombinere denne information med den målte temperatur, lysstyrke og afstand er det derefter muligt at bestemme massen af Epsilon Indi B ved hjælp af teoretiske modeller af brune dværge.
To uafhængige sæt modeller giver det samme resultat: Epsilon Indi B skal have en masse et sted mellem 4-6% af solens, eller 40-60 Jupiter-masser. Den mest sandsynlige værdi er omkring 45 Jupiter-masser, dvs. langt under brintfusionsgrænsen, og som definitivt bekræfter denne nye opdagelse som en bona fide brun dværg.
Betydningen af Epsilon Indi B
PR-foto 03c / 03 viser den aktuelle folketælling for stjernerne i solområdet. Alle disse stjerner har været kendt i mange år, inklusive GJ1061, som dog kun havde sin afstand fast etableret i 1997. Opdagelsen af Epsilon Indi B er imidlertid et ekstremt tilfælde, aldrig før katalogiseret, og den første brune dværg til findes inden for 12,5 lysårshorisonten.
Hvis de nuværende forudsigelser er korrekte, skal der være dobbelt så mange brune dværge som hovedsekvensstjerner. Følgelig er Epsilon Indi B muligvis den første af måske 100 brune dværge inden for denne afstand, og venter stadig på at blive opdaget!
Epsilon Indi B er en vigtig fangst langt ud over katalogiseringen af kvarteret Solar. Som den nærmeste og lyseste kendte brune dværg og med en meget nøjagtigt målt afstand, kan den underkastes en lang række detaljerede observationsundersøgelser. Det kan således fungere som en skabelon for fjernere medlemmer af sin klasse.
Ved hjælp af Epsilon Indi B skulle astronomer nu være i stand til at se længere ind i mysterierne omkring dannelsen og udviklingen af de eksotiske objekter kendt som brune dværge, halvvejs mellem stjerner og kæmpe planeter, fysikken i deres indre kerner og vejret og kemi af deres atmosfærer.
En historisk note - den sydlige konstellation Indus
Konstellationen Indus ligger dybt på den sydlige himmel, beliggende mellem tre fugle, Grus (The Crane), Tucana (The Toucan) og Pavo (The Peacock), jfr. PR-foto 03d / 03.
Først katalogiseret i 1595-1597 af de hollandske navigatører Pieter Dirkszoon Keyser og Frederick de Houtman, blev denne konstellation føjet til den sydlige himmel af Johann Bayer i hans bog 'Uranometria' (1603) for at ære de indfødte amerikanere, som europæiske opdagelsesrejsende havde mødt på deres rejser.
Især er det blevet antydet, at det specifikt er de oprindelige folk Tierra del Fuego og Patagonia, der er repræsenteret i Indus, lidt over to tusinde kilometer syd for La Silla, hvor de første spektroskopiske observationer af Epsilon Indi B blev foretaget omkring 400 år senere .
I den senere tegning af Bode, der er vist her, er Epsilon Indi, den femte lyseste stjerne i Indus, forbundet med en af pilene i indianerens hånd.
Original kilde: ESO News Release
