Οι αστρονόμοι βρίσκουν δύο αποτυχημένα αστέρια να περιφέρονται στο σύμπαν μαζί

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Βέρνης ανακάλυψε ένα πολύ διαφορετικό δυαδικό σύστημα 450 έτη φωτός από τη Γη. Το σύστημα — CFHTWIR-Oph 98 ή Oph 98 για συντομία — έχει δίδυμους επιβάτες που φαινόταν με την πρώτη ματιά να είναι εξωπλανήτες που υπάρχουν σε ένα σύστημα χωρίς αστέρια. Μια βαθύτερη εξέταση αποκάλυψε ότι είναι καφέ νάνοι — Oph 98 A και Oph 98 B αντίστοιχα — αστρονομικά αντικείμενα που είναι παρόμοια με αστέρια αλλά μικρότερα και ψυχρότερα.

Αυτοί οι καφέ νάνοι περιφέρονται στον γαλαξία μαζί, περιφέροντας ο ένας τον άλλον σε μια απίστευτα μεγάλη απόσταση που ισοδυναμεί με 200 φορές την απόσταση μεταξύ Γης και Ήλιου.

Η ανακάλυψη του περίεργου συστήματος Oph 98 από την ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Clémence Fontanive από το Centre for Space and Habitability (CSH) και το National Center of Competence in Research PlanetS (NCCR PlanetS) τεκμηριώνεται σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Επιστολές περιοδικού.

Περιεχόμενα

• 0.1 Ένα αστέρι που απέτυχε
• 0.2 Καφέ νάνοι με αδύναμο δεσμό
• 0.3 Το Hubble λάμπει ξανά
• 1 Πρωτότυπη Έρευνα

Ένα αστέρι που απέτυχε

Το Oph 98 είναι ένα νεογέννητο σύστημα σχετικότητας με αστροφυσικούς όρους, που σχηματίστηκε μόλις πριν από 3 εκατομμύρια χρόνια στο αστρικό φυτώριο Ophiuchus (εξ ου και το στοιχείο «Oph» του ονόματός του). Η σχετική νεότητά του έχει μερικές ενδιαφέρουσες συνέπειες για τους φορείς που το αποτελούν και οδήγησε την ομάδα να αναγνωρίσει σωστά τα όργανα που την απαρτίζουν.

Το σύστημα δεν υπάρχει για αρκετό καιρό ώστε να αρχίσει να σχηματίζει πλανήτες. Αυτό σημαίνει ότι το Oph 98 A και B πρέπει να έχουν σχηματιστεί και τα δύο μέσω των ίδιων μηχανισμών που δημιουργούν αστέρια. Αυτό το συμπέρασμα υποστηρίζεται επίσης από το γεγονός ότι ο Oph 98 B έχει περίπου το σωστό μέγεθος για να είναι πλανήτης, αλλά το Oph A είναι πολύ μικρό για να έχει τη δεξαμενή υλικού που απαιτείται για να σχηματιστεί ένας πλανήτης τόσο μεγάλος. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να είναι καφέ νάνοι.

"Αυτό μας λέει ότι το Oph 98 B, όπως και ο ξενιστής του, πρέπει να έχει σχηματιστεί μέσω των ίδιων μηχανισμών που παράγουν αστέρια και δείχνει ότι οι διαδικασίες που δημιουργούν δυαδικά αστέρια λειτουργούν σε μειωμένες εκδόσεις μέχρι αυτές τις πλανητικές μάζες", λέει ο Fontanive. .

Το γεγονός ότι οι καφέ νάνοι σχηματίζονται με τρόπους που είναι παρόμοιοι με τα αστέρια και μοιράζονται παρόμοιες μάζες, αλλά δεν αναφλέγονται με τις πυρηνικές διεργασίες που τροφοδοτούν τα αστέρια, έχει οδηγήσει συχνά στο να ονομάζονται «αποτυχημένα αστέρια». Είναι εξαιρετικά σπάνιο για σχηματισμό άστρων. διαδικασίες για τη δημιουργία κόσμων που συνεχίζουν να υπάρχουν σε ένα σύστημα όπως αυτό.

Τα αντικείμενα είναι σπάνια παραδείγματα αστρονομικών σωμάτων παρόμοια με γιγάντιους εξωπλανήτες που περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλο χωρίς γονικό αστέρι. Και οι δύο είναι νεαροί καφέ νάνοι, με το Oph 98 A να είναι το μεγαλύτερο από τα δύο με μάζα 15 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία. Ο μικρότερος σύντροφός του — Oph 98 B — έχει μάζα ισοδύναμη με 8 φορές αυτή του γίγαντα αερίου, που είναι το μεγαλύτερο σώμα εκτός από τον Ήλιο στο ηλιακό μας σύστημα.

Ωστόσο, αυτό δεν είναι το μόνο πράγμα που κάνει το Oph 98 μοναδικό.

Καφέ νάνοι με αδύναμο δεσμό

Ένα άλλο πράγμα που κάνει το σύστημα Oph 98 τόσο αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι, όπως όλα τα δυαδικά συστήματα, τα σώματα είναι βαρυτικά δεσμευμένα. Αυτοί οι δεσμοί είναι μεγαλύτεροι με αντικείμενα μεγαλύτερης μάζας, αλλά ακολουθούν έναν αντίστροφο τετράγωνο νόμο — που σημαίνει ότι η αντοχή του δεσμού πέφτει γρήγορα καθώς αυξάνονται οι αποστάσεις διαχωρισμού. Επειδή αυτά τα αντικείμενα έχουν σχετικά μικρή μάζα σε συνδυασμό με έναν εξαιρετικά μεγάλο διαχωρισμό, ο βαρυτικός δεσμός μεταξύ τους είναι ένας από τους πιο αδύναμους από άποψη ενέργειας που έχουν παρατηρήσει ποτέ οι αστρονόμοι.

Η παρατήρηση αυτού του συστήματος δεν είναι καθόλου ασήμαντο επίτευγμα, καθώς οι καφέ νάνοι — ειδικά αυτοί με χαμηλή μάζα — εκπέμπουν πολύ λίγη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και, επομένως, δεν είναι εύκολο να εντοπιστούν.

«Οι καφέ νάνοι χαμηλής μάζας είναι πολύ ψυχροί και εκπέμπουν πολύ λίγο φως, μόνο μέσω της υπέρυθρης θερμικής ακτινοβολίας», εξηγεί ο Fontanive. «Αυτή η λάμψη θερμότητας είναι εξαιρετικά αδύναμη και κόκκινη, και οι καφέ νάνοι είναι επομένως ορατοί μόνο στο υπέρυθρο φως».

Αυτή η πρόκληση ορατότητας επιδεινώθηκε περαιτέρω από το γεγονός ότι το Oph 98 και το ίδιο το σμήνος γαλαξιών Ophiuchus είναι ενσωματωμένα σε ένα πυκνό σύννεφο σκόνης που διασκορπίζει το ορατό φως. «Οι υπέρυθρες παρατηρήσεις είναι ο μόνος τρόπος για να δούμε μέσα από αυτή τη σκόνη», προσθέτει ο ερευνητής.

Στην πραγματικότητα, η ανακάλυψη της ομάδας έγινε δυνατή μόνο από την εντυπωσιακή δύναμη του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble και το γεγονός ότι κάνει τις παρατηρήσεις του από πάνω από τη Γη.

Το Hubble λάμπει ξανά

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα από τα μοναδικά τηλεσκόπια ικανά να παρατηρούν αντικείμενα τόσο αχνά όπως το Oph 98 A και B και να επιλύουν την εικόνα των καφέ νάνων σε τόσο στενές γωνίες.

«Η ανίχνευση ενός συστήματος όπως το Oph 98 απαιτεί επίσης μια κάμερα με πολύ υψηλή ανάλυση, καθώς η γωνία που χωρίζει το Oph 98 A και B είναι χίλιες φορές μικρότερη από το μέγεθος του φεγγαριού στον ουρανό», συνεχίζει ο Fontanive.

Το διαστημικό πλεονέκτημα του Hubble είναι επίσης κρίσιμο για την παρατήρηση τέτοιων αντικειμένων. Αυτό συμβαίνει επειδή οι υπέρυθρες υπογραφές που χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση των καφέ νάνων προέρχονται από υδρατμούς που σχηματίζονται στην ανώτερη ατμόσφαιρά τους. Καθώς η ατμόσφαιρα της Γης είναι γεμάτη νερό που παράγει επίσης αυτό το σήμα, το πιο αμυδρό ίχνος από μακρινούς καφέ νάνους είναι σχεδόν πάντα σκοτεινό πέρα ​​από τα τηλεσκόπια στην επιφάνεια του πλανήτη.

«Και τα δύο αντικείμενα έμοιαζαν πολύ κόκκινα και έδειχναν καθαρά σημάδια μορίων νερού. Αυτό επιβεβαίωσε αμέσως ότι η αμυδρή πηγή που είδαμε δίπλα στο Oph 98 A ήταν πολύ πιθανό να ήταν επίσης ένας ψυχρός καφέ νάνος, παρά ένα τυχαίο αστέρι που τυχαία ευθυγραμμίστηκε με τον καφέ νάνο στον ουρανό», λέει ο Fontanive.

Είναι ενδιαφέρον ότι τα ευρήματα της ομάδας συνέβαλαν στην επιβεβαίωση του γεγονότος ότι το σύστημα Oph 98 είχε πράγματι εντοπιστεί στο παρελθόν. Το δυαδικό ήταν επίσης ορατό σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από το τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλία-Χαβάη (CFHT), που βρίσκεται στην κορυφή της κορυφής της Μάουνα Κέα, στη Χαβάη, πριν από 14 χρόνια. Αυτά τα παλαιότερα δεδομένα βοήθησαν την ομάδα να επιβεβαιώσει τον τρόπο με τον οποίο τα Oph 98 A και B κινούνται μαζί στον γαλαξία ως ζευγάρι.

«Παρατηρήσαμε το σύστημα ξανά αυτό το καλοκαίρι από ένα άλλο παρατηρητήριο της Χαβάης, το υπέρυθρο τηλεσκόπιο του Ηνωμένου Βασιλείου. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, μπορέσαμε να επιβεβαιώσουμε ότι το Oph 98 A και B κινούνται μαζί στον ουρανό με την πάροδο του χρόνου, σε σχέση με άλλα αστέρια που βρίσκονται πίσω τους, κάτι που είναι απόδειξη ότι είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους σε ένα δυαδικό ζεύγος», εξηγεί ο Fontanive. . "Γίνουμε μάρτυρες μιας απίστευτα σπάνιας παραγωγής αστρικών διαδικασιών."

Αρχική έρευνα

Fontanive. C., et al, ‘ Ένας μεγάλος σύντροφος πλανητικής μάζας σε έναν νεαρό καφέ νάνο χαμηλής μάζας στον Οφιούχου», The Astrophysical Journal Letters, [2020], [https://arxiv.org/abs/2011.08871]