Художествена илюстрация на двоична двойка от кафяво джудже. Щракнете за уголемяване
Една от най-трудните задачи за астрономите е да разберат колко са масивни далечни обекти. Космическият телескоп Хъбъл е помогнал на астрономите да измерват масата на двоична двойка кафяви джуджета - неуспешни звезди - докато те се движат в орбита помежду си. Едното джудже е 55 пъти по-голямо от масата на Юпитер, а другото е 35 пъти по-голямо от масата. Всеки трябва да бъде 80 пъти по-голям от масата на Юпитер, преди да има достатъчно маса, за да възпламени реакция на синтез.
За първи път астрономите успяха да претеглят двоична двойка кафяви джуджета и прецизно да измерят диаметъра им. Тези видове точни измервания не са възможни при наблюдение на едно кафяво джудже.
Тъй като орбитите им са наклонени край на Земята, джуджетата преминават един пред друг, създавайки затъмнения. Това е първият открит досега кафяв джудже-затъмняващ бинар. Двойката предлага необичайна възможност за точно определяне на масите и диаметрите на джуджетата, предоставяйки решаващи тестове на теоретични модели.
Кафявото джудже е малко разбиран междинен клас на небесния обект, който е твърде малък, за да поддържа реакции на синтез на водород, като тези, които захранват нашето Слънце. Кафявите джуджета обаче са десетки пъти по-масивни от най-голямата планета на Слънчевата система - Юпитер и затова са твърде големи, за да бъдат планета.
Откриването на сдвоените кафяви джуджета и критичните измервания са докладвани днес в научното списание Nature от екип от астрономи: Джеф Валенти от Научния институт за космически телескопи (STScI), Робърт Матиу от Университета на Уисконсин-Мадисън и Кийван Стасун на университета Вандербилт.
Едното джудже е 55 пъти по-голямо от масата на Юпитер; другият е 35 пъти по-хефти от Юпитер (с 10 процента грешка). За да се квалифицират като звезда и да изгарят водород чрез ядрен синтез, джуджетата ще трябва да бъдат 80 пъти по-масивни от Юпитер. За сравнение Слънцето е 1000 пъти по-масивно от Юпитер.
Астрономите са изненадани да открият, че по-масивното кафяво джудже е по-студеното на двойката, противно на всички прогнози за кафяви джуджета на същата възраст. Или двете не са на една и съща възраст и могат да бъдат заловени тела, или теоретичните модели са грешни, твърдят изследователи.
Кафявата двойка джудже орбитира толкова взаимно, че приличат на един обект, когато се гледат от Земята. Тъй като орбитата им на състезателна писта е ръбова, двата обекта периодично преминават един пред друг или се затъмняват. Тези затъмнения причиняват редовно потапяне в яркостта на комбинираната светлина, идваща от двата обекта. Чрез точно определяне на времето на тези окупации астрономите успяха да определят орбитите на двата обекта. С тази информация астрономите използваха законите на движението на Нютон, за да изчислят масата на двете джуджета.
В допълнение, астрономите изчислили размера на двете джуджета, като измерили продължителността на спадовете в тяхната светлинна крива. Тъй като са толкова млади, джуджетата са забележително големи по масата си: приблизително същия диаметър като Слънцето. Защото двойката е разположена в мъглявината Орион, която е наблизо звездна разсадник със звезди на възраст под 10 милиона години.
Анализ на светлината, идваща от двойката джудже, показва, че джуджетата имат червеникав актьорски състав. Сегашните модели предвиждат също, че кафявите джуджета трябва да имат "време" - облачни ленти и петна, подобни на видимите на Юпитер и Сатурн.
Чрез измерване на колебанията в светлинния спектър, идващи от двойката, астрономите също определят температурата на повърхността на джуджетата. Теорията прогнозира, че по-масивният член на двойка кафяви джуджета трябва да има по-висока повърхностна температура. Но те откриха точно обратното. По-тежката от двете има температура от 4,310 градуса по Фаренхайт (2650 градуса Келвин), а по-малката - 4,562 градуса F (2790 градуса К). Те се сравняват със повърхностната температура на Слънцето от 9 980 градуса F (5800 градуса К).
„Едно от възможните обяснения е, че двата обекта имат различен произход и възраст“, казва Стасун. Ако случаят е такъв, тогава той подкрепя един от резултатите от последните усилия за симулиране на процеса на образуване на звезди. Тези симулации предсказват, че кафявите джуджета са създадени толкова близо един до друг, че има вероятност да нарушат образуването им.
Новите наблюдения потвърждават теоретичното предсказание, че кафявите джуджета започват като обекти с големина на звездата, но се свиват и изстиват и стареят с все по-големи размери на планетата. Досега единственото кафяво джудже, чиято маса беше пряко измерена, беше много по-стара и по-тъмна.
Много астрономи смятат, че кафявите джуджета всъщност могат да бъдат най-често срещаният продукт от процеса на формиране на звезди. Така че информацията за кафявите джуджета може да предостави ценни нови познания за динамичните процеси, които произвеждат звезди от срутване на водовъртежи от междузвезден прах и газ.
Тъй като старите кафяви джуджета са по-малки и по-тъмни от истинските звезди, едва през последните години подобренията в телескопната технология позволяват на астрономите да регистрират стотици слаби обекти, които смятат, че може да са кафяви джуджета. Но за да изберат кафявите джуджета от други видове слаби обекти, им е необходим начин за оценка на техните маси, защото масата е съдба за звезди и подобни на звезди обекти.
Съществуването на кафяви джуджета е предложено за първи път през 80-те години на миналия век, но едва през 2000 г. кафяво джудже е открито недвусмислено. Докато кафявите джуджета са били хипотетични обекти, астрономите ги разграничават от планетите по начина, по който са се образували. Кафявите джуджета и звезди се формират по един и същи начин, от рушащ се облак от междузвезден прах и газ. Планетите са изградени от дисковете прах и газ, които обграждат образуващи звезди. След като астрономите откриха първия кандидат кафяво джудже, те разбраха, че джуджетата са много трудни за разграничаване от планетите, особено когато имат звездни спътници. Така нарастваща група астрономи предпочитат да определят кафявите джуджета като обекти между 13 и 80 пъти по-масивни от Юпитер.
Изследователите направиха наблюденията с два комплекта телескопи, разположени в чилийските Анди, на около 100 мили северно от Сантяго: Малката и умерена система за изследване на диафрагмата (SMARTS), управлявана от консорциум, включващ Научния институт за космически телескопи и Университета Вандербилт, и Международната обсерватория Близнаци, управлявана от Националната научна фондация.
Оригинален източник: Hubble News Release
