Kunstnerillustrasjon av binært par av dverg dverg. Klikk for å forstørre.
En av de vanskeligste oppgavene for astronomer er å finne ut hvor enorme fjerne objekter er. Hubble-romteleskopet har hjulpet astronomer med å måle massen til et binært par brune dverger - mislykkede stjerner - når de går i bane rundt hverandre. Den ene dvergen er 55 ganger massen til Jupiter, og den andre er 35 ganger massen. Hver måtte være 80 ganger massen til Jupiter før de hadde masse nok til å tenne en fusjonsreaksjon.
For første gang har astronomer lyktes i å veie et binært par brune dverger og nøyaktig måle diameterene deres. Denne typen nøyaktige målinger er ikke mulig når man observerer en enkelt brun dverg.
Fordi banene deres er tilbøyelige til jorden, passerer dvergene foran hverandre og skaper formørkelser. Dette er den første brune dvergformørkelsen binæren som noen gang er oppdaget. Paret gir en uvanlig mulighet til nøyaktig å bestemme massene og diametrene til dvergene, og gir viktige tester av teoretiske modeller.
En brun dverg er en lite forstått mellomklasse av himmelobjekter som er for liten til å opprettholde hydrogenfusjonsreaksjoner, som de som driver vår sol. Imidlertid er brune dverger dusinvis av ganger mer massive enn solsystemets største planet, Jupiter, og er derfor for store til å være en planet.
Oppdagelsen av de sammenkoblede brune dvergene og de kritiske målingene rapporteres i dag i det vitenskapelige tidsskriftet Nature av et team av astronomer: Jeff Valenti fra Space Telescope Science Institute (STScI), Robert Mathieu fra University of Wisconsin-Madison, og Keivan Stassun ved Vanderbilt University.
En dverg er 55 ganger Jupiters masse; den andre er 35 ganger heftigere enn Jupiter (med 10 prosent feilmargin). For å kvalifisere seg som en stjerne og brenne hydrogen gjennom kjernefusjon, må dvergene være 80 ganger mer massive enn Jupiter. Til sammenligning er sola 1000 ganger mer massiv enn Jupiter.
Astronomene er overrasket over å oppdage at den mer massive brune dvergen er den kjøligere av paret, i motsetning til alle spådommer om brune dverger på samme alder. Enten er de to ikke i samme alder og kan bli fanget kropper, eller så er teoretiske modeller feil, sier forskere.
Det brune dvergparet kretser rundt hverandre så tett at de ser ut som et enkelt objekt når de sees fra Jorden. Fordi deres løpebane er i forkant, passerer de to objektene med jevne mellomrom foran eller formørkelse, hverandre. Disse formørkelsene forårsaker vanlige fall i lysstyrken til det kombinerte lyset som kommer fra begge objektene. Ved nøyaktig tidtaking av disse okkultasjonene var astronomene i stand til å bestemme banene til de to objektene. Med denne informasjonen brukte astronomene Newtons bevegelseslover for å beregne massen til de to dvergene.
I tillegg beregnet astronomene størrelsen på de to dvergene ved å måle dyppenes varighet i lyskurven. Fordi de er så unge, er dvergene bemerkelsesverdig store for massen sin: omtrent samme diameter som Solen. Fordi paret ligger i Orion-tåken, som er en nærliggende stjernebarnehage med stjerner under 10 millioner år gammel.
En analyse av lyset som kommer fra dvergparet indikerer at dvergene har en rødlig rollebesetning. Nåværende modeller forutsier også at brune dverger skal ha "vær" - skylignende bånd og flekker som ligner de som er synlige på Jupiter og Saturn.
Ved å måle variasjoner i lysspekteret fra paret bestemte astronomene også dvergenes overflatetemperaturer. Teori spår at det mer massive medlemmet av et par brune dverger bør ha en høyere overflatetemperatur. Men de fant akkurat det motsatte. Den tyngre av de to har en temperatur på 4.310 grader Fahrenheit (2.650 grader Kelvin) og den mindre, 4.562 grader F (2.790 grader K). Disse sammenligner med solens overflatetemperatur på 5800 grader F.
"En mulig forklaring er at de to objektene har ulik opprinnelse og alder," sier Stassun. Hvis det er tilfelle, støtter det et av resultatene fra den siste innsatsen for å simulere stjernedannelsesprosessen. Disse simuleringene forutsier at brune dverger er skapt så nær hverandre at de sannsynligvis vil forstyrre hverandres formasjon.
De nye observasjonene bekrefter den teoretiske prediksjonen om at brune dverger starter som stjernestore gjenstander, men krymper og avkjøles og blir stadig mer planetstore når de eldes. Før nå var den eneste brune dvergen hvis masse direkte hadde blitt målt mye eldre og svakere.
Mange astronomer tror at brune dverger faktisk kan være det vanligste produktet av stjernedannelsesprosessen. Så informasjon om brune dverger kan gi verdifull ny innsikt i de dynamiske prosessene som produserer stjerner ut av kollapsende boblebad av interstellært støv og gass.
Fordi gamle brune dverger er mindre og mørkere enn ekte stjerner, er det først de siste årene at forbedringer innen teleskopteknologi har gjort det mulig for astronomer å katalogisere hundrevis av svake gjenstander som de tror kan være brune dverger. Men for å plukke ut de brune dvergene fra andre typer svake gjenstander, trenger de en måte å estimere massene sine på, fordi masse er skjebne for stjerner og stjernelignende gjenstander.
Forekomsten av brune dverger ble først foreslått på 1980-tallet, men det var først i 2000 at en brun dverg ble oppdaget entydig. Mens brune dverger var hypotetiske gjenstander, skilte astronomer dem fra planeter etter måten de dannet seg på. Brune dverger og stjerner dannes på samme måte, fra en kollapsende sky av interstellar støv og gass. Planeter er bygget fra skivene med støv og gass som omgir formende stjerner. Når astronomer oppdaget den første kandidatbrune dvergen, innså de at dvergene er veldig vanskelige å skille fra planeter, spesielt når de har stjernekamerater. Så en voksende gruppe astronomer favoriserer å definere brune dverger som gjenstander mellom 13 til 80 ganger mer massive enn Jupiter.
Forskerne gjorde observasjonene med to sett med teleskoper som ligger i de chilenske Andesfjellene, omtrent 100 mil nord for Santiago: Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS), drevet av et konsortium inkludert Space Telescope Science Institute og Vanderbilt University, og International Gemini Observatory, drevet av National Science Foundation.
Originalkilde: Hubble News Release
