Webb identyfikuje najmniejszego swobodnie pływającego brązowego karła

Brązowe karły to obiekty znajdujące się na granicy między gwiazdami a planetami. Tworzą się jak gwiazdy, rosnąc na tyle gęsto, by zapaść się pod wpływem własnej grawitacji, ale nigdy nie stają się na tyle gęste i gorące, by rozpocząć syntezę wodoru i przekształcić się w gwiazdę. Na najniższym końcu skali, niektóre brązowe karły są porównywalne z gigantycznymi planetami, ważąc zaledwie kilka razy więcej niż Jowisz.

Astronomowie próbują określić najmniejszy obiekt, który może uformować się w sposób podobny do gwiazdy. Zespół korzystający z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zidentyfikował nowego rekordzistę: maleńkiego, swobodnie pływającego brązowego karła o masie zaledwie trzy do czterech razy większej od masy Jowisza.

Jedno z podstawowych pytań, które można znaleźć w każdym podręczniku astronomii, brzmi: jakie są najmniejsze gwiazdy? Właśnie na to pytanie staramy się odpowiedzieć.wyjaśnił główny autor Kevin Luhman z Pennsylvania State University.

Strategia poszukiwań

Aby zlokalizować nowo odkrytego brązowego karła, Luhman i jego współpracownik, Catarina Alves de Oliveira, postanowili zbadać gromadę gwiazd IC 348, znajdującą się w odległości około 1000 lat świetlnych w regionie gwiazdotwórczym Perseusza. Gromada ta jest młoda, ma zaledwie około 5 milionów lat. W rezultacie wszelkie brązowe karły byłyby nadal stosunkowo jasne w świetle podczerwonym, świecąc od ciepła ich formowania. Zespół najpierw zobrazował centrum gromady za pomocą kamery Webba NIRCam (Near-Infrared Camera), aby zidentyfikować kandydatów na brązowe karły na podstawie ich jasności i kolorów. Najbardziej obiecujące cele zostały następnie zidentyfikowane za pomocą spektrografu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph).

Czułość Webba w podczerwieni była kluczowa, umożliwiając zespołowi wykrycie słabszych obiektów niż w przypadku teleskopów naziemnych. Ponadto, ostre widzenie Webba pozwoliło im określić, które czerwone obiekty były brązowymi karłami, a które galaktykami tła. Proces selekcji doprowadził do wyłonienia trzech intrygujących obiektów o masie od trzech do ośmiu mas Jowisza i temperaturze powierzchni od 1500 do 2800 stopni Fahrenheita (od 830 do 1500 stopni Celsjusza). Najmniejsza z nich waży zaledwie trzy do czterech razy więcej niż Jowisz, zgodnie z modelami komputerowymi. Wyjaśnienie, w jaki sposób mógłby powstać tak mały brązowy karzeł, jest teoretycznie trudne. Ciężka i gęsta chmura gazu ma wystarczającą grawitację, by zapaść się i uformować gwiazdę. Jednak ze względu na słabszą grawitację, małej chmurze powinno być trudniej zapaść się i uformować brązowego karła, co jest szczególnie prawdziwe w przypadku brązowych karłów o masach olbrzymich planet.

W obecnych modelach dość łatwo jest stworzyć gigantyczne planety w dysku wokół gwiazdy. Ale w tej gromadzie byłoby mało prawdopodobne, aby ten obiekt uformował się w dysku, zamiast tego uformował się jak gwiazda, a trzy masy Jowisza są 300 razy mniejsze niż nasze Słońce. Musimy więc zapytać, w jaki sposób proces formowania się gwiazd działa przy tak bardzo, bardzo małych masach?powiedziała Catarina Alves de Oliveira z ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), główny badacz programu obserwacyjnego.

Tajemnicza cząsteczka

Oprócz dostarczania wskazówek na temat procesu formowania się gwiazd, małe brązowe karły mogą również pomóc astronomom lepiej zrozumieć egzoplanety. Najmniej masywne brązowe karły pokrywają się z największymi egzoplanetami, dlatego też można oczekiwać, że będą miały podobne właściwości. Jednak swobodnie poruszający się brązowy karzeł jest łatwiejszy do zbadania niż gigantyczna egzoplaneta, ponieważ ta ostatnia jest ukryta w blasku swojej gwiazdy macierzystej.

Dwa z brązowych karłów zidentyfikowanych w tym badaniu wykazują sygnaturę widmową niezidentyfikowanego węglowodoru lub cząsteczki zawierającej zarówno atomy wodoru, jak i węgla. Ta sama sygnatura w podczerwieni została wykryta przez misję Cassini NASA w atmosferach Saturna i jego księżyca Tytana. Zaobserwowano ją również w ośrodku międzygwiazdowym, czyli gazie znajdującym się pomiędzy gwiazdami.

Po raz pierwszy wykryliśmy tę cząsteczkę w atmosferze obiektu spoza naszego Układu Słonecznego. Modele atmosfer brązowych karłów nie przewidują jej istnienia. Przyglądamy się obiektom o młodszym wieku i mniejszej masie niż kiedykolwiek wcześniej i widzimy coś nowego i nieoczekiwanego.wyjaśnił Alves de Oliveira.

Brązowy karzeł czy obca planeta?

Ponieważ obiekty te mieszczą się w zakresie mas planet olbrzymów, nasuwa się pytanie, czy są one rzeczywiście brązowymi karłami, czy też planetami, które zostały wyrzucone z układów planetarnych. Chociaż zespół nie może wykluczyć tej drugiej możliwości, twierdzi on, że znacznie bardziej prawdopodobne jest, że są to brązowe karły niż wyrzucone planety.

Wyrzucona gigantyczna planeta jest mało prawdopodobna z dwóch powodów. Po pierwsze, takie planety są rzadkością w porównaniu do planet o mniejszych masach. Po drugie, większość gwiazd to gwiazdy o niskiej masie, a planety olbrzymy są wśród nich szczególnie rzadkie. W rezultacie jest mało prawdopodobne, aby większość gwiazd w IC 348 (które są gwiazdami o niskiej masie) była zdolna do wytworzenia tak masywnych planet. Ponadto, ponieważ gromada ma zaledwie 5 milionów lat, prawdopodobnie nie było wystarczająco dużo czasu, aby gigantyczne planety uformowały się, a następnie zostały wyrzucone ze swoich układów.

Odkrycie większej liczby takich obiektów pomoże wyjaśnić ich status. Teorie sugerują, że zbuntowane planety są bardziej prawdopodobne do znalezienia na obrzeżach gromady gwiazd, więc rozszerzenie obszaru poszukiwań może je zidentyfikować, jeśli istnieją w IC 348. Przyszłe prace mogą również obejmować dłuższe badania, które mogą wykryć słabsze, mniejsze obiekty. Krótki przegląd przeprowadzony przez zespół miał wykryć obiekty o masie dwukrotnie większej od masy Jowisza. Dłuższe badania mogłyby z łatwością osiągnąć masę jednego Jowisza.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową