Astronomowie odkryli, że dobrze znany brązowy karzeł to w rzeczywistości układ podwójny brązowych karłów.
O pierwszym znanym brązowym karle, Gliese 229B, napisano setki artykułów od czasu jego odkrycia przez naukowców z Caltech w Obserwatorium Palomar w 1995 roku. Kula ta wciąż jednak pozostaje zagadką: jest ona zbyt słaba w stosunku do swojej masy. Brązowe karły są lżejsze od gwiazd i cięższe od gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz. Podczas gdy astronomowie zmierzyli masę Gliese 229B jako około 70 razy większą od masy Jowisza, obiekt o takiej masie powinien świecić jaśniej niż to, co zaobserwowały teleskopy.
Teraz międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez Caltech w końcu rozwiązał tę zagadkę: brązowy karzeł jest w rzeczywistości parą ciasno połączonych brązowych karłów o masie około 38 i 34 razy większej od masy Jowisza, które okrążają się nawzajem co 12 dni. Zaobserwowane poziomy jasności pary odpowiadają temu, czego oczekuje się od dwóch małych, słabych brązowych karłów w tym zakresie mas.
Gliese 229B była uważana za sztandarowego brązowego karła – powiedział Jerry W. Xuan, doktorant pracujący z Dimitrem Mawetem, profesorem astronomii Davida Morrisroe. Teraz wiemy, że myliliśmy się co do natury tego obiektu. To nie jeden, ale dwa obiekty. Po prostu do tej pory nie byliśmy w stanie zbadać tak bliskich odległości. Xuan jest głównym autorem nowych badań, których wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Oddzielne niezależne badania opublikowane w The Astrophysical Journal Letters, prowadzone przez Sama Whitebooka, absolwenta Caltech i Tima Brandta, astronoma ze Space Telescope Science Institute w Baltimore, również wykazały, że Gliese 229B jest parą brązowych karłów.
Odkrycie to prowadzi do nowych pytań o to, jak tworzą się ciasne duety brązowych karłów, takie jak ten, i sugeruje, że podobne układy podwójne brązowych karłów – a nawet egzoplanet – mogą czekać na odkrycie.
Odkrycie, że Gliese 229B jest układem podwójnym, nie tylko rozwiązuje niedawne napięcia obserwowane między jej masą a jasnością, ale także znacznie pogłębia nasze zrozumienie brązowych karłów, które znajdują się na granicy między gwiazdami a olbrzymimi planetami – powiedział Mawet, który jest również starszym naukowcem w JPL, zarządzanym przez Caltech dla NASA.
Gliese 229B została odkryta w 1995 roku przez zespół Caltech, w skład którego wchodzili Rebecca Oppenheimer, ówczesna studentka Caltech; Shri Kulkarni, profesor astronomii i nauk planetarnych George Ellery Hale; Keith Matthews, specjalista od instrumentów w Caltech; i inni koledzy. Astronomowie wykorzystali Obserwatorium Palomar do odkrycia, że Gliese 229B posiada metan w swojej atmosferze – zjawisko typowe dla gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz, ale nie dla gwiazd. Odkrycie to stanowi pierwsze potwierdzone wykrycie klasy chłodnych obiektów gwiazdopodobnych zwanych brązowymi karłami – brakujące ogniwa między planetami a gwiazdami – o których teoretyzowano około 30 lat wcześniej.
Zobaczenie pierwszego obiektu mniejszego niż gwiazda krążącego wokół innego słońca było ekscytujące – powiedziała Oppenheimer, która jest współautorką artykułu i astrofizykiem w Amerykańskim Muzeum Historii Naturalnej. Zapoczątkowało to przemysł chałupniczy ludzi poszukujących takich dziwadeł, ale pozostało zagadką przez dziesięciolecia.
Rzeczywiście, prawie 30 lat po odkryciu i setkach obserwacji później, Gliese 229B nadal zastanawiała astronomów swoim nieoczekiwanym przyciemnieniem. Naukowcy podejrzewali, że Gliese 229B może być bliźniaczką, ale aby uniknąć zauważenia przez astronomów przez 30 lat, dwa brązowe karły musiały znajdować się bardzo blisko siebie – powiedział Xuan.
Aby rozdzielić Gliese 229B na dwa obiekty, zespół wykorzystał dwa różne instrumenty, oba znajdujące się w Bardzo Dużym Teleskopie ESO w Chile. Użyli oni instrumentu GRAVITY, interferometru, który łączy światło z czterech różnych teleskopów, aby przestrzennie rozdzielić ciało na dwa, a także użyli instrumentu CRIRES+ (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph) do wykrycia różnych sygnatur widmowych z dwóch obiektów. Ta ostatnia metoda polegała na pomiarze ruchu (lub przesunięcia dopplerowskiego) cząsteczek w atmosferze brązowych karłów, co wskazywało, że jedno ciało zmierzało w naszą stronę, a drugie oddalało się – i odwrotnie, gdy para krążyła wokół siebie.
Miło jest widzieć, że prawie 30 lat później nastąpił nowy rozwój – powiedział Kulkarni, który nie jest autorem obecnego artykułu. Teraz ten układ podwójny znów oszałamia.
Obserwacje te, prowadzone przez pięć miesięcy, wykazały, że duet brązowych karłów, obecnie nazywany Gliese 229Ba i Gliese 229Bb, krąży wokół siebie co 12 dni w odległości zaledwie 16 razy większej niż odległość między Ziemią a Księżycem. Razem, para krąży wokół karła typu M https://pl.wikipedia.org/wiki/Typ_widmowy_M (mniejszego i bardziej czerwonego niż nasze Słońce) co 250 lat.
Te dwa krążące wokół siebie światy mają w rzeczywistości mniejszy promień niż Jowisz. Wyglądałyby dość dziwnie na naszym nocnym niebie, gdybyśmy mieli coś takiego w naszym Układzie Słonecznym – powiedziała Oppenheimer. To najbardziej ekscytujące i fascynujące odkrycie w astrofizyce obiektów podgwiazdowych od dziesięcioleci.
Jak powstała ta wirująca para kosmicznych kul, wciąż pozostaje tajemnicą. Niektóre teorie mówią, że pary brązowych karłów mogą tworzyć się w wirujących dyskach materii, które otaczają formującą się gwiazdę. Dysk rozpadłby się na dwa zalążki brązowych karłów, które następnie związałyby się grawitacyjnie po bliskim spotkaniu. Nie wiadomo jeszcze, czy te same mechanizmy formowania działają przy tworzeniu par planet wokół innych gwiazd.
W przyszłości zespół chciałby wyszukać jeszcze więcej blisko orbitujących brązowych karłów za pomocą instrumentów takich jak Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), który został opracowany przez zespół kierowany przez Maweta w Obserwatorium M. W. Keck na Hawajach, a także przyszły High-resolution Infrared SPectrograph for Exoplanet Characterization (HISPEC), który jest w trakcie budowy w Caltech i innych laboratoriach przez zespół pod kierownictwem Matewa.
Fakt, że pierwszy znany brązowy karzeł jest układem podwójnym, dobrze wróży dalszym wysiłkom mającym na celu odkrycie kolejnych – powiedział Xuan.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Caltech
