Taiteilija kuvaa ruskea kääpiö binaaripaari. Klikkaa suurentaaksesi.
Yksi tähtitieteilijöiden vaikeimmista tehtävistä on selvittää kuinka massiiviset kaukana olevat esineet ovat. Hubble-avaruusteleskooppi on auttanut tähtitieteilijöitä mittaamaan binaariparin, ruskeiden kääpiöiden - epäonnistuneiden tähtien - massaa kiertäessään toisiaan. Yksi kääpiö on 55 kertaa Jupiterin massa ja toinen on 35 kertaa massa. Kummankin piti olla 80-kertainen Jupiterin massaan, ennen kuin heillä oli tarpeeksi massa syttyäkseen fuusioreaktioon.
Ensimmäistä kertaa tähtitieteilijät ovat onnistuneet punnitsemaan binaariparin ruskeita kääpiöitä ja mittaamaan tarkasti niiden halkaisijan. Tällaiset tarkat mittaukset eivät ole mahdollisia havaittaessa yhtä ruskeaa kääpiötä.
Koska niiden kiertoradat ovat kallistetut reunaan kohti maata, kääpiöt kulkevat vastakkain ja muodostavat pimennyksiä. Tämä on ensimmäinen koskaan löydetty ruskea kääpiöpimmentävä binääri. Pari tarjoaa epätavallisen mahdollisuuden kääpiöiden massojen ja halkaisijoiden määrittämiseen tarkasti tarjoamalla kriittisiä teoreettisten mallien testejä.
Ruskea kääpiö on vähän ymmärretty taivaankappaleen väliluokka, joka on liian pieni vetyfuusioreaktioiden ylläpitämiseen, kuten ne, jotka voimistavat aurinkoamme. Ruskeat kääpiöt ovat kuitenkin kymmeniä kertoja massiivisempia kuin aurinkokunnan suurin planeetta Jupiter, joten ne ovat liian suuria planeettaan ollakseen.
Parillisten ruskeiden kääpiöiden löytöistä ja kriittisistä mittauksista raportoi tänään tähtitieteilijöiden ryhmä Nature -julkaisussa Nature: avaruusteleskoopin tiedeinstituutin (STScI) Jeff Valenti, Wisconsin-Madisonin yliopiston Robert Mathieu ja Keivan Stassun. Vanderbiltin yliopistosta.
Yksi kääpiö on 55 kertaa Jupiterin massa; toinen on 35 kertaa herthempi kuin Jupiter (10 prosentin virhemarginaalilla). Kääpiöiden olisi oltava tähtiä ja polttaa vetyä ydinfuusion avulla, joten niiden pitäisi olla 80 kertaa massiivisempia kuin Jupiter. Vertailun vuoksi aurinko on tuhat kertaa massiivisempi kuin Jupiter.
Tähtitieteilijät ovat yllättyneitä huomatessaan, että massiivisempi ruskea kääpiö on parin viileämpi, toisin kuin kaikki saman ikäisiä ruskeita kääpiöitä koskevat ennusteet ovat. Joko nämä kaksi eivät ole saman ikäisiä ja voivat olla vangittuina kappaleina, tai teoreettiset mallit ovat väärässä, tutkijoiden mukaan.
Ruskea kääpiöpari kiertää toisiaan niin läheisesti, että ne näyttävät yhdeltä esineeltä maapallolta katsottuna. Koska heidän kilparadan kiertorata on reunalla, molemmat esineet kulkevat ajoittain toistensa edessä tai hämärtävät toisiaan. Nämä pimennykset aiheuttavat säännöllisiä laskuja molemmista esineistä tulevan yhdistetyn valon kirkkaudessa. Ajastamalla nämä tapaukset tähtitieteilijät pystyivät määrittämään kahden objektin kiertoradat. Tämän tiedon avulla tähtitieteilijät käyttivät Newtonin liikelakia kahden kääpiön massan laskemiseen.
Lisäksi tähtitieteilijät laskivat kahden kääpiön koon mittaamalla laskujen keston niiden valokäyrässä. Koska kääpiöt ovat niin nuoria, niiden massa on huomattavan suuri: suunnilleen sama halkaisija kuin aurinko. Koska pari sijaitsee Orionin köysissä, joka on lähellä tähtitarhoja, joiden tähdet ovat alle 10 miljoonaa vuotta vanhoja.
Kääpiöparista tulevan valon analyysi osoittaa, että kääpiöillä on punertava valettu. Nykyiset mallit ennustavat myös, että ruskeilla kääpiöillä tulisi olla ”sää” - pilvien kaltaiset nauhat ja täplät, jotka ovat samanlaisia kuin Jupiterissa ja Saturnuksessa.
Mittaamalla parista tulevan valonspektrin variaatioita, tähtitieteilijät määrittivät myös kääpiöiden pintalämpötilat. Teoria ennustaa, että ruskeiden kääpiöparin massiivisella jäsenellä tulisi olla korkeampi pintalämpötila. Mutta he löysivät juuri päinvastaisen. Kahdesta raskaammassa lämpötilassa on 4 310 astetta Fahrenheit (2650 astetta Kelvin) ja pienemmässä, 4 562 astetta F (2790 astetta K). Niitä verrataan Auringon pintalämpötilaan 9 980 astetta F (5800 astetta K).
"Yksi mahdollinen selitys on, että kahdella esineellä on eri alkuperä ja ikä", Stassun sanoo. Jos näin on, se tukee yhtä viimeisimmistä tähtien muodostumisprosessin simulointiyritysten tuloksista. Nämä simulaatiot ennustavat, että ruskeat kääpiöt syntyvät niin lähelle toisiaan, että ne todennäköisesti häiritsevät toistensa muodostumista.
Uudet havainnot vahvistavat teoreettisen ennusteen, jonka mukaan ruskeat kääpiöt alkavat tähtikokoisina esineinä, mutta kutistuvat ja viilenevät ja muuttuvat planeetan kokoiseksi vanhetessaan. Aiemmin ainoa ruskea kääpiö, jonka massa oli suoraan mitattu, oli paljon vanhempi ja himmeämpi.
Monet tähtitieteilijät ajattelevat, että ruskeat kääpiöt saattavat olla yleisin tuote tähtien muodostumisprosessissa. Joten, tiedot ruskeista kääpiöistä voivat tarjota arvokkaita uusia näkemyksiä dynaamisista prosesseista, jotka tuottavat tähtiä tähtien välisen pölyn ja kaasun romahtavista porealtaista.
Koska vanhat ruskeat kääpiöt ovat pienempiä ja himmeämpiä kuin todelliset tähdet, vasta teleskooppitekniikan parannukset ovat viime vuosina antaneet tähtitieteilijöille luetteloida satoja heikkoja esineitä, joiden mielestä ne voivat olla ruskeita kääpiöitä. Mutta voidakseen valita ruskeat kääpiöt muun tyyppisistä heikoista esineistä, he tarvitsevat tavan arvioida niiden massat, koska massa on kohtalo tähtiille ja tähtimaisille esineille.
Ruskeiden kääpiöiden olemassaoloa ehdotettiin ensimmäisen kerran 1980-luvulla, mutta vasta vuonna 2000 ruskea kääpiö havaittiin yksiselitteisesti. Vaikka ruskeat kääpiöt olivat hypoteettisia esineitä, tähtitieteilijät erottivat ne planeetoista tavalla, jolla ne muodostuivat. Ruskeat kääpiöt ja tähdet muodostuvat samalla tavalla, tähtienvälisen pölyn ja kaasun romahtavasta pilvestä. Planeetat on rakennettu pöly- ja kaasulevyistä, jotka ympäröivät muodostavia tähtiä. Kun tähtitieteilijät löysivät ensimmäisen ehdokkaan ruskean kääpiön, he ymmärsivät, että kääpiöt ovat erittäin vaikeasti erotettavissa planeetoista, etenkin kun heillä on tähtikavereita. Joten kasvava ryhmä tähtitieteilijöitä suosii ruskeiden kääpiöiden määrittelemistä esineiksi, jotka ovat välillä 13 - 80 kertaa massiivisempia kuin Jupiter.
Tutkijat tekivät havainnot kahdella teleskooppisarjalla, jotka sijaitsevat Chilen Andissa, noin 100 mailia pohjoiseen Santiagosta: Pienen ja kohtuullisen aukon tutkimuksen teleskooppijärjestelmä (SMARTS), jota ylläpitää konsortio, joka sisältää avaruusteleskoopin tiedeinstituutin ja Vanderbiltin yliopiston, ja Kansallisen tiedesäätiön hallinnoima kansainvälinen kaksosten observatorio.
Alkuperäinen lähde: Hubble-lehdistötiedote
