Bildekreditt: ESO
Et team av europeiske astronomer har lokalisert den nærmeste brune dvergstjernen som noen gang er oppdaget. Epsilon Indi B er 45 ganger massen til Jupiter og tar 400 år å bane rundt hovedstjernen.
Et team av europeiske astronomer [2] har oppdaget en Brown Dwarf-gjenstand (en ‘mislykket’ stjerne) mindre enn 12 lysår fra sola. Det er det nærmeste ennå kjent.
Nå kalt Epsilon Indi B, er det en følgesvenn til en velkjent lysstjerne på den sørlige himmelen, Epsilon Indi (nå “Epsilon Indi A”), tidligere antatt å være singel. Det binære systemet er et av de tjue nærmeste stjernesystemene til Solen.
Den brune dvergen ble oppdaget fra den relativt raske bevegelsen over himmelen som den deler med sin lysere følgesvenn: paret beveger seg en full månediameter på mindre enn 400 år. Den ble først identifisert ved hjelp av digitaliserte arkivfotografiske plater fra SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) og bekreftet ved bruk av data fra Two Micron All Sky Survey (2MASS). Oppfølgingsobservasjoner med det nær-infrarøde følsomme SOFI-instrumentet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) ved La Silla-observatoriet bekreftet sin natur og har tillatt måling av dets fysiske egenskaper.
Epsilon Indi B har en masse bare 45 ganger større enn Jupiter, den største planeten i solsystemet, og en overflatetemperatur på bare 1000 CC. Det tilhører den såkalte ‘T dverg’-kategorien av objekter som ligger rundt domenet mellom stjerner og gigantiske planeter.
Epsilon Indi B er den nærmeste og lyseste T-dvergen som er kjent. Fremtidige studier av det nye objektet lover å gi astronomer viktige nye ledetråder om dannelsen og utviklingen av disse eksotiske himmellegemene, samtidig som de gir interessant innsikt i grensesonen mellom planeter og stjerner.
Små bevegelige nåler i gigantiske høstemurer
Se for deg at du er en profesjonell ornitolog, som nylig kom hjem fra en ekspedisjon til junglene i Sør-Amerika, hvor du tilbrakte lange uker med å bruke dine høydrevne teleobjektiver og lette etter sjeldne fuglearter. Avslappende tar du et par vidvinklede øyeblikksbilder av de blomstrende blomstene i hagen din, uforstyrret av den vanlige svartfuglen som flyr over søkeren. Først senere, når du sammenligner de snapene nøye, merker du noe bittesmå og uvanlig farget, og flimrer nær bak svartfuglen: du har oppdaget en eksotisk, sjelden fugl der hjemme.
På omtrent samme måte har et team av astronomer [2] nettopp funnet en av de nærmeste naboene til Solen, en eksotisk 'mislykket stjerne' kjent som en 'brun dverg', og beveger seg raskt over himmelen i den sørlige stjernebildet Indus ( Indianeren). Interessant nok, i en tid der teleskopene blir større og utstyrt med stadig mer sofistikerte elektroniske detektorer, er det fortsatt mye å lære ved å kombinere gamle fotografiske plater med denne moderne teknologien.
Fotografiske plater tatt av store felt ("Schmidt") -teleskoper de siste tiårene har fått en ny leiekontrakt på livet gjennom å bli digitalisert av automatiserte målemaskiner, slik at datamaskiner kan trål effektivt gjennom enorme og uvurderlige dataarkiver som langt på vei ikke er ennå fullt utnyttet [3]. For Southern Sky har Institute for Astronomy i Edinburgh (Skottland, Storbritannia) nylig gitt ut skanninger laget av SuperCOSMOS-maskinen av plater som spenner over flere tiår i tre optiske passbånd. Disse dataene er perfekt egnet for leting etter objekter med store riktige bevegelser og ekstreme farger, for eksempel brune dverger i solområdet.
Alt er i bevegelse - et spørsmål om perspektiv
I astronomi betyr den "riktige bevegelsen" av en stjerne sin tilsynelatende bevegelse på himmelsk sfære; det uttrykkes vanligvis i buesekunder per år [4]. Den tilsvarende reelle hastigheten til en stjerne (i kilometer per sekund) kan bare estimeres hvis avstanden er kjent.
En stjerne med en stor riktig bevegelse kan indikere en virkelig stor hastighet eller ganske enkelt at stjernen er i nærheten av oss. Analogt sett har et fly rett etter start en mye lavere sann hastighet enn når det kjører i stor høyde, men for en observatør som ser på nær en flyplass, ser det ut til at det avgangsflyet beveger seg mye raskere over himmelen.
Proxima Centauri, vår nærmeste stjerners nabo, ligger bare 4,2 lysår unna (jfr. ESO PR 22/02) og har en riktig bevegelse på 3,8 buer / år (tilsvarer 23 km / sek i forhold til solen, i retning vinkelrett til synslinjen). Den høyeste kjente riktige bevegelsesstjernen er Barnards Star på 6 lysårs avstand og beveger seg 10 buer / år (87 km / sek i forhold til solen). Alle kjente stjerner i løpet av 30 lysår er gjenstander med høy bevegelse og beveger seg minst 0,2 buer / år.
Trål for gjenstander som beveger seg raskt
I noen tid har astronomer ved Astrofysisk institutt i Potsdam foretatt et systematisk datastyrt søk etter objekter med høy ordentlig bevegelse som vises på røde fotografiske himmelplater, men ikke på de tilsvarende blå platene. Målet deres er å identifisere hittil ukjente kule gjenstander i Solar-området.
De hadde tidligere funnet en håndfull nye gjenstander innen 30 lysår på denne måten, men ingenting så rødt eller beveget seg fjernt så raskt som det de nå har snarret i stjernebildet Indus på den sørlige himmelen. Dette objektet ble bare sett på de aller lengste bølgelengdeplatene i SuperCOSMOS Sky Survey-databasen. Den beveget seg så raskt at på plater med bare to års mellomrom på 1990-tallet hadde den beveget seg nesten 10 buesekunder på himmelen, noe som ga en riktig bevegelse på 4,7 buer / år. Det var også veldig svakt ved optiske bølgelengder, grunnen til at det aldri hadde blitt oppdaget før. Når det ble bekreftet i data fra den digitale Two Micron All Sky Survey (2MASS), ble det imidlertid sett å være mye lysere i det infrarøde, med den typiske fargesignaturen til en kjølig brun dverg.
På dette tidspunktet ble objektet antatt å være en isolert reisende. Imidlertid avslørte et søk gjennom tilgjengelige online kataloger raskt at bare 7 arcminutes unna var en kjent stjerne, Epsilon Indi. De to deler nøyaktig den samme veldig store ordentlige bevegelsen, og dermed var det øyeblikkelig klart de to må ha sammenheng, og dannet et bredt binært system atskilt med mer enn 1500 ganger avstanden mellom solen og jorden.
Epsilon Indi er en av de 20 nærmeste stjernene til solen på bare 11,8 lysår [5]. Det er en dvergstjerne (av spektraltype K5) og med en overflatetemperatur på rundt 4000 CC, noe kjøligere enn solen. Som sådan fremstår det ofte i science fiction som hjemmet til et beboelig planetarsystem [6]. Det hele forblir fast i spekulasjonsområdet, men likevel vet vi nå at det helt sikkert har en veldig interessant følgesvenn.
Dette er en bemerkelsesverdig oppdagelse: Epsilon Indi B er den nærmeste stjernelignende kilden til solen funnet på 15 år, den høyeste riktige bevegelseskilden som er funnet på over 70 år, og med en total lysstyrke på bare 0,002% solen, en av de iboende svakeste kildene som noen gang er sett utenfor solsystemet!
Etter Proxima og Alpha Centauri er Epsilon Indi-systemet også bare det andre kjente brede binære systemet i løpet av 15 lysår. I motsetning til Proxima Centauri, er Epsilon Indi B imidlertid ingen vanlig stjerne.
Brune dverger: kjøling, kjøling, kjøling ...
I løpet av dager etter at den ble oppdaget i databasen, klarte astronomene å sikre et infrarødt spekter av Epsilon Indi B ved hjelp av SOFI-instrumentet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) ved La Silla Observatory (Chile). Spekteret viste de brede absorpsjonsfunksjonene på grunn av metan og vanndamp i den øvre atmosfæren, noe som indikerte en temperatur på 'bare' 1000 ° C. Vanlige stjerner er aldri så kule - Epsilon Indi B ble bekreftet som en brun dverg.
Brune dverger antas å danne på omtrent samme måte som stjerner, ved gravitasjonskollaps av klumper av kald gass og støv i tette molekylære skyer. Av grunner som ennå ikke er helt klare, ender noen klumper med masser som er mindre enn ca. 7,5% av solen vår, eller 75 ganger massen til planeten Jupiter. Under denne grensen er det ikke nok press i kjernen til å sette i gang kjernefysisk hydrogenfusjon, den langvarige og stabile kraftkilden for vanlige stjerner som Solen. Bortsett fra en kort tidlig fase hvor noe deuterium blir brent, fortsetter disse objekter med lav masse å bare avkjøle og falme sakte bort mens de slipper varmen som gjenstår fra fødselen.
Teoretiske diskusjoner om slike gjenstander begynte for rundt 40 år siden. De ble først kalt ‘svarte dverger’ og senere ‘brune dverger’, i anerkjennelse av deres forutsagte veldig kule temperaturer. Imidlertid ble de også spådd å være veldig svake og veldig røde, og det var først i 1995 at slike gjenstander begynte å bli oppdaget.
De første ble sett på som svake følgesvenner til stjernene i nærheten, og senere ble noen funnet flytende fritt i Solar-området. De fleste brune dverger tilhører de nylig klassifiserte spektraltypene L og T, under de lenge kjente kule dvergene av type M. Disse er veldig røde for menneskers øyne, men L og T dverger er kjøligere fremdeles, så mye at de nesten er usynlige ved optiske bølgelengder, med det meste av utslippet deres kommer ut i det infrarøde. [7].
Hvor massiv er Epsilon Indi B?
Alderen til de fleste brune dverger som hittil er påvist er ukjent, og det er derfor vanskelig å estimere massene deres. Imidlertid kan det antas at alderen til Epsilon Indi B er den samme som for Epsilon Indi A, hvis alder er estimert til å være 1,3 milliarder år basert på rotasjonshastigheten. Ved å kombinere denne informasjonen med den målte temperaturen, lysstyrken og avstanden, er det da mulig å bestemme massen til Epsilon Indi B ved bruk av teoretiske modeller av brune dverger.
To uavhengige sett med modeller gir samme resultat: Epsilon Indi B må ha en masse et sted mellom 4-6% av solen, eller 40-60 Jupiter-masser. Den mest sannsynlige verdien er rundt 45 Jupiter-masser, dvs. godt under hydrogenfusjonsgrensen, og som bekrefter denne nye oppdagelsen definitivt som en bona fide brun dverg.
Betydningen av Epsilon Indi B
PR-foto 03c / 03 viser den nåværende folketellingen for stjernene i solområdet. Alle disse stjernene har vært kjent i mange år, inkludert GJ1061, som imidlertid bare hadde sin avstand fast etablert i 1997. Oppdagelsen av Epsilon Indi B er imidlertid et ekstremt tilfelle, aldri før katalogisert, og den første brune dvergen til finnes innenfor 12,5 lysårshorisonten.
Hvis gjeldende prediksjoner er riktige, bør det være dobbelt så mange brune dverger som hovedsekvensstjerner. Følgelig kan Epsilon Indi B være den første av kanskje 100 brune dverger innen denne avstanden, fremdeles venter på å bli oppdaget!
Epsilon Indi B er en viktig fangst langt utover katalogiseringen av Solar-nabolaget. Som den nærmeste og lyseste kjente brune dvergen og med en veldig nøyaktig målt avstand, kan den bli utsatt for en lang rekke detaljerte observasjonsstudier. Det kan dermed fungere som en mal for fjernere medlemmer av klassen.
Ved hjelp av Epsilon Indi B skal astronomer nå kunne se nærmere på mysteriene rundt dannelsen og evolusjonen av de eksotiske gjenstandene kjent som brune dverger, halvveis mellom stjerner og gigantiske planeter, fysikken i deres indre kjerner og været og kjemi av atmosfærene deres.
En historisk note - den sørlige stjernebildet Indus
Konstellasjonen Indus ligger dypt på den sørlige himmelen, plassert mellom tre fugler, Grus (The Crane), Tucana (The Toucan) og Pavo (The Peacock), jfr. PR-foto 03d / 03.
Først katalogisert i 1595-1597 av de nederlandske navigatørene Pieter Dirkszoon Keyser og Frederick de Houtman, ble dette stjernebildet lagt til den sørlige himmelen av Johann Bayer i sin bok 'Uranometria' (1603) for å hedre indianerne som europeiske oppdagelsesreisende hadde møtt på deres reiser.
Spesielt har det blitt antydet at det spesifikt er de innfødte menneskene i Tierra del Fuego og Patagonia som er representert i Indus, drøyt to tusen kilometer sør for La Silla der de første spektroskopiske observasjonene av Epsilon Indi B ble gjort rundt 400 år senere .
I den senere tegningen av Bode vist her, er Epsilon Indi, den femte lyseste stjernen i Indus, assosiert med en av pilene i indianerens hånd.
Originalkilde: ESO News Release
