Nogle gange er de underligste stjernefund lige i vores eget kosmiske kvarter. Astronomer gjorde for nylig en interessant opdagelse, mens de satte et nyt sæt teleskoper gennem deres skridt: et formørkende par af stjernestrebrune dværge.
Fundet er 2MASSW J1510478-281817, også omtalt som 2M1510. '2MASS' akronym i betegnelsen henviser til 2-Micron All-Sky Survey. Parret er placeret 119 lysår (36,6 parsecs) fjernt i stjernebilledet Libra the Scales, nær dens grænse til Lupus the Wolf.
Undersøgelsesteleskopene, der fandt fundet, er en del af SPECULOOS (Søgning efter beboelige planeter EClipsing ULtra-COOl Stars) -projektet, et batteri med fire 1-meter lange Ritchey-Chrétien-teleskoper placeret ved Paranal Observatory-komplekset i Chile. Et femte modstykke-teleskop ved navn Artemis beliggende på De Kanariske Øer er en del af SPECULOOS Nord-undersøgelsen.
De to brune dværge kredser om hinanden en gang hver 21 dag, med 2M1510Aa den lidt mere massive af de to ved 40 Jupiter-masser, mod dens ledsager 2M1510Ab, i en magrere 39,3 Jupiter-masse. Begge er brune dværge af M-type og kredser rundt om et gensidigt barycenter med kun 0,063 AU (5,9 millioner miles eller 9,5 millioner kilometer) fra hinanden.
En tredje, moredistant brun dværg betegnet 2MASS J15104761-2818234 (2M1510B) er også en del af det komplekse system. Dette tredje objekt går i kredsløb ved 250Astronomiske enheder (AU) fra det primære par. Det er over seksti gange den gennemsnitlige afstand fra Solen til Pluto.
”SPECULOOS-programmet er på udkig efter eksoplaneter, der gennemgår stjerner med meget lav masse og brune dværge, og et par brune dverge lige ved siden af hinanden på himlen virket som et godt mål,” siger Adam Burgasser fra UC San Diego, en forfatter på undersøgelse. ”Vi blev overrasket over at opdage, at det virkelig var tre brune dværge!”
Fundet blev rapporteret i det nylige tidsskrift af Natur: Astronomi. Forskere brugte de fire 8,2-meter instrumenter, der danner Very Large Telescope også placeret ved Cerro Paranal, Chile i Atacama-ørkenen og den nærinfrarøde spektrograf (NIRSPEC), der var placeret ved Keck-observatoriet på topmødet i Mauna Kea på Hawaii for at verificere finde. Begge er udstyret til at måle hastigheder i det infrarøde, båndet, hvor brune dværge toppe. Den observerede formørkelsesbegivenhed varede ca. 90 minutter.
"Det er (2M1510) del af SPECULOOS-mållisten, der indeholder alle ultracool-dværge, hvis afstand er mindre end 40 parsecs målt ved Gaia-satellitten og hvis radius er mindre end 0,15 solradiier," siger Michaël Gillon (University of Liège, Belgien) . "Med SPECULOOS bør vi detektere flere lignende systemer i de næste par år, herunder nye potentielt beboelige jordstørrede planeter, der er velegnet til detaljeret atmosfærisk karakterisering med James Webb."
Brun dværge optager zonen mellem fulde stjerner på 80 gange Jupitermassen (7,7% solens masse) og 13 Jupitermasser. 2M1510-paret er begge brune dværge af M-type, og optager et rum lige ned i midten af dette masseområde. Selvom brune dværge ikke er massive nok til at opretholde fuldgyldig fusion via proton-protonkæden som røde dværgstjerner, kan de stadig langsomt simre ved hjælp af lav kvalitet deuteriumfusion ved deres kerner. Den gennemsnitlige overfladetemperatur for en M-dværg er 2.600 Kelvin (2.300 grader Celsius).
Selvom brune dværge er svage mål, er de sandsynligvis også et af de mest almindelige objekter i universet.
Opdagelsen repræsenterer kun det andet kendte solformørkede brune dværgpar. Først er det løste par 2MASS J05352184-0546085AB i OrionNebula, et relativt ungt par på kun en anslået million år gammel.
Et andet spændende brunt dværgpar blev fundet i 2003, der kredsede rundt om hovedsekvensstjernen Epsilon Indi.
SPECULOOS-undersøgelsen er specialiseret i målretning af exoplaneter i beboelige zoner med kølige dværgstjerner. En sådan dværgstjerne, der huser eksoplaneter ved navn TRAPPIST-1, brød stort i nyhederne i 2015, og sådanne 'mini-solsystemer' er måske almindelige i kosmos.
”2M1510 blev observeret som en del af SPECULOOSs idriftsættelsesprogram,” siger Burgasser. ”Nu er teleskopene i gang, og holdet overvåger flere lavmasse stjerner og brune dværge for at søge efter transoplaneter. Vi følger også op (på) nogle af de kandidat-exoplanetsystemer, der er opdaget ved TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Når vi er i stand til at se på universet på en ny måde, opdager vi ofte noget spændende eller uventet. ”
2M1510 er også medlem af Argus Moving Group of stars. Denne 45 millioner år gamle klynge af relativt unge stjerner blev opdaget i 2018. Medlemskab af en stjerneforening eller bevægende gruppe forrådes af stjerner, der deler en fælles ordentlig bevægelse over himlen. Hyaderne i stjernebilledet Tyren er en berømt nærliggende stjerneforening, ligesom Ursa Major Moving Group, der indeholder de fleste af stjernerne i Big Dipper-asterismen.
Opdagelsen er vigtig, fordi ikke kun medlemskabet af det brune dværgpar som en del af Argus Moving Group nedsætter parets alder, men deres fysiske tilknytning sammen med det faktum, at de gensidigt formørges langs vores synslinie, tillader det astronomer til yderligere at karakterisere de to med hensyn til masse. Understjernebrune dværge såsom 2M1510-paret menes at være meget lig med massive eksoplaneter.
Denne spændende opdagelse gør det muligt for forskere ikke kun at karakterisere store massexoplaneter, men sætte modeller af, hvordan brune dværge udvikler sig og køle til det teste.
”Vores målinger fortæller os, at massen, radius og alder forklares meget godt med modeller, hvis fundament er 30 år gamle,” siger Amaury Triaud fra University of Birmingham, hovedforfatter på studiet. ”Dette er bemærkelsesværdigt. Det fortæller os også, at lysstyrken hos brune dværge er lidt væk i forhold til modeller. Så vi ved nu, at modellerne er meget gode, men at vi stadig er nødt til at gøre dem bedre. ”
Det ville være mærkeligt at se et sådant par tæt på: der findes ingen analog til en brun dværg i vores solsystem. Det vil være interessant at se, hvilke andre opdagelser der kommer ud af SPECULOOS-undersøgelsen i den nærmeste fremtid.
-Led billedkredit: Roberto Molar Candanosa & Sergio Dieterich, Carnegie Institution for Science.
