Umjetnička ilustracija binarnog para smeđih patuljaka. Klikni za veću sliku
Jedan od najtežih zadataka astronoma je shvatiti koliko su masivni udaljeni objekti. Svemirski teleskop Hubble pomogao je astronomima da izmjere masu binarnog para smeđih patuljaka - neuspjelih zvijezda - dok se vrte oko njih. Jedan patuljak je 55 puta veći od mase Jupitera, a drugi je 35 puta veći od mase. Svaka bi masa trebala biti 80 puta veća od Jupitera prije nego što je imala dovoljnu masu da zapali fuzijsku reakciju.
Po prvi put astronomi su uspjeli izvagati binarni par smeđih patuljaka i precizno izmjeriti njihov promjer. Ovakve vrste točnih mjerenja nisu moguće kad se promatra jedan smeđi patuljak.
Budući da su njihove orbite nagnute rubom prema Zemlji, patuljci prolaze jedan ispred drugog, stvarajući pomračenje. Ovo je prva otkrivena binarna patuljasta binarna binarna vrsta. Par nudi neobičnu priliku za točno određivanje mase i promjera patuljaka, pružajući presudne testove teorijskih modela.
Smeđi patuljak je malo razumljiva srednja klasa nebeskog objekta koja je premala za podnošenje reakcija fuzije vodika, poput onih koje pokreću naše Sunce. Međutim, smeđi patuljci su deseci puta masivniji od najvećeg planeta Sunčevog sustava, Jupitera, i tako su preveliki da bi bili planeta.
Otkriće uparenih smeđih patuljaka i kritična mjerenja izvijestili su danas u znanstvenom časopisu Nature tim astronoma: Jeff Valenti sa Znanstvenog instituta za svemirski teleskop (STScI), Robert Mathieu sa Sveučilišta Wisconsin-Madison i Keivan Stassun Sveučilišta Vanderbilt.
Jedan patuljak je 55 puta veći od Jupitera; drugi je 35 puta heftiji od Jupitera (s 10-postotnom greškom). Da bi se kvalificirali za zvijezdu i spalili vodik nuklearnom fuzijom, patuljci bi morali biti 80 puta masivniji od Jupitera. Za usporedbu, Sunce je 1000 puta masivnije od Jupitera.
Astronomi su iznenađeni kada otkriju da je masivniji smeđi patuljak hladniji u paru, suprotno svim predviđanjima o smeđim patuljcima iste dobi. Ili njih dvoje nisu iste dobi i možda su zarobljena tijela ili su teorijski modeli pogrešni, kažu istraživači.
Par smeđih patuljaka orbituje jedno drugo tako blizu da izgledaju kao jedan objekt kad se gleda sa Zemlje. Budući da je njihova orbita trkališta rubna, dva objekta povremeno prolaze ispred, ili pomračenja. Ove pomračenja uzrokuju redovne duboke svjetline kombinirane svjetlosti koja dolaze iz oba objekta. Preciznim određivanjem tih okultacija astronomi su mogli utvrditi orbite oba objekta. Pomoću ove informacije astronomi su koristili Newtonove zakone kretanja kako bi izračunali masu dvaju patuljaka.
Osim toga, astronomi su izračunali veličinu dva patuljaka mjereći trajanje izmora u njihovoj svjetlosnoj krivulji. Budući da su tako mladi, patuljci su po svojoj masi nevjerojatno veliki: otprilike istog promjera kao i Sunce. Jer se par nalazi u magli Orion, koja je u blizini zvjezdani rasadnik sa zvijezdama starim manje od 10 milijuna godina.
Analiza svjetlosti patuljastog para pokazuje da patuljci imaju crvenkasti odljev. Trenutni modeli također predviđaju da bi smeđi patuljci trebali imati "vremenske prilike" - nanose oblake i mjesta slična onima vidljivim na Jupiteru i Saturnu.
Mjereći razlike u spektru svjetlosti koje dolaze iz para, astronomi su također odredili temperaturu površine patuljaka. Teorija predviđa da bi masivniji član para smeđih patuljaka trebao imati višu površinsku temperaturu. Ali otkrili su upravo suprotno. Teži od njih dvojice ima temperaturu od 4.310 stupnjeva Fahrenheita (2.650 stupnjeva Kelvina), a manji, 4.562 stupnja F (2.790 stupnjeva K). Oni se uspoređuju sa Sunčevom površinskom temperaturom od 9.980 stupnjeva F (5.800 stupnjeva K).
"Jedno je moguće objašnjenje da dva objekta imaju različito podrijetlo i starosnu dob", kaže Stassun. Ako je to slučaj, onda podržava jedan od rezultata najnovijih napora za simulaciju procesa formiranja zvijezda. Ove simulacije predviđaju da se smeđi patuljci stvore tako blizu jedan da bi mogli poremetiti međusobnu formaciju.
Nova zapažanja potvrđuju teorijsko predviđanje kako smeđi patuljci počinju kao objekti veličine zvijezde, ali sa starenjem se smanjuju i hlade i postaju sve veće veličine planeta. Do sada je jedini smeđi patuljak čija je masa izravno izmjerena bio mnogo stariji i tamniji.
Mnogi astronomi misle da su smeđi patuljci zapravo najčešće postupak stvaranja zvjezdanih zvijezda. Dakle, informacije o smeđim patuljcima mogu pružiti dragocjene nove uvide u dinamične procese koji proizvode zvijezde iz kolapsa međuzvjezdanih prašina i plina.
Budući da su stari smeđi patuljci manji i tamniji od istinskih zvijezda, tek su posljednjih godina poboljšanja u tehnologiji teleskopa omogućila astronomima da katalogiziraju stotine slabih objekata za koje misle da su smeđi patuljci. Ali da bi odabrali smeđe patuljke iz drugih vrsta slabih objekata, potreban im je način za procjenu njihove mase, jer masa je sudbina zvijezda i objekata sličnih zvijezdama.
Postojanje smeđih patuljaka prvi je put predloženo u 1980-ima, ali tek je 2000. godine smeđi patuljak otkriven nedvosmisleno. Dok su smeđi patuljci bili hipotetički objekti, astronomi su ih razlikovali od planeta na način na koji su nastali. Smeđi patuljci i zvijezde nastaju na isti način, iz oblaka koji se urušava međuzvjezdane prašine i plina. Planeti su izgrađeni od diskova prašine i plinova koji okružuju zvijezde. Jednom kada su astronomi otkrili prvog kandidatovog smeđeg patuljka, shvatili su da je patuljke vrlo teško razlikovati od planeta, osobito ako imaju zvjezdane pratitelje. Tako rastuća skupina astronoma favorizira definiranje smeđih patuljaka kao objekata od 13 do 80 puta masivnijih od Jupitera.
Istraživači su promatrali dva seta teleskopa koja se nalaze u čileanskim Andama, oko 100 milja sjeverno od Santiaga: Mali i umjereni sistem za istraživanje blende (SMARTS), kojim upravlja konzorcij, uključujući Znanstveni institut za svemirski teleskop i Sveučilište Vanderbilt, i međunarodni opservatorij Blizanca, kojim upravlja Nacionalna zaklada za znanost.
Izvorni izvor: Hubble News Release
