Umělec ilustrace hnědého trpaslíka binární dvojice. Klikni pro zvětšení.
Jedním z nejobtížnějších úkolů pro astronomy je zjistit, jak velké jsou vzdálené objekty. Hubbleův vesmírný dalekohled pomohl astronomům měřit hmotnost binárního páru hnědých trpaslíků - selhávajících hvězd - jak se obíhají. Jeden trpaslík je 55krát větší než hmotnost Jupitera a druhý 35krát větší. Každý by musel být 80krát větší než hmotnost Jupiteru, než měl dost hmoty, aby vznítil fúzní reakci.
Poprvé se astronomům podařilo zvážit binární dvojici hnědých trpaslíků a přesně změřit jejich průměry. Tyto druhy přesných měření nejsou možné při pozorování jediného hnědého trpaslíka.
Protože jejich oběžné dráhy jsou nakloněné na hraně k Zemi, trpaslíci prochází před sebou a vytvářejí zatmění. Toto je první hnědý trpasličí zákryt, který byl kdy objeven. Dvojice nabízí neobvyklou příležitost k přesnému určení hmotností a průměrů trpaslíků a poskytuje zásadní testy teoretických modelů.
Hnědý trpaslík je málo chápaná střední třída nebeských objektů, která je příliš malá na to, aby udržovala reakce vodíkové fúze, jako ty, které pohánějí naše Slunce. Hnědí trpaslíci jsou však mnohokrát masivnější než největší planeta Sluneční soustavy, Jupiter, a tak jsou příliš velká na to, aby byla planeta.
Objev spárovaných hnědých trpaslíků a kritická měření dnes uvádí ve vědeckém časopise Nature tým astronomů: Jeff Valenti z Ústavu kosmického teleskopu (STScI), Robert Mathieu z University of Wisconsin-Madison a Keivan Stassun. univerzity Vanderbilt.
Jeden trpaslík je 55krát Jupiterova hmota; druhý je 35krát vyšší než Jupiter (s 10% chybou). Aby byli trpaslíci kvalifikovaní jako hvězda a spálili vodík jadernou fúzí, museli by být 80krát hmotnější než Jupiter. Pro srovnání, Slunce je 1000krát hmotnější než Jupiter.
Astronomové jsou překvapeni, když zjistí, že masivnější hnědý trpaslík je párem chladnější, na rozdíl od všech předpovědí o hnědých trpaslících stejného věku. Buď oba nejsou stejného věku a mohou být zajatými těly, nebo teoretické modely jsou špatné, říkají vědci.
Hnědý trpaslík se obíhá tak těsně, že při pohledu ze Země vypadají jako jediný objekt. Protože jejich dráha dráhy je na okraji, dva objekty pravidelně procházejí před nebo za zatměním. Tyto zatmění způsobují pravidelné poklesy jasu kombinovaného světla přicházejícího z obou objektů. Přesným načasováním těchto okultací byli astronomové schopni určit oběžné dráhy těchto dvou objektů. S touto informací astronomové použili Newtonovy zákony pohybu k výpočtu hmotnosti dvou trpaslíků.
Astronomové navíc vypočítali velikost dvou trpaslíků měřením doby trvání poklesů v jejich světelné křivce. Protože jsou tak mladí, trpaslíci jsou pro svou hmotu pozoruhodně velcí: o stejném průměru jako Slunce. Protože se pár nachází v mlhovině Orion, což je nedaleká hvězdná školka s hvězdami mladšími než 10 milionů let.
Analýza světla přicházejícího z trpasličí dvojice ukazuje, že trpaslíci mají načervenalé obsazení. Současné modely také předpovídají, že hnědí trpaslíci by měli mít „počasí“ - cloudové kapely a skvrny podobné těm, které jsou vidět na Jupiteru a Saturn.
Měřením změn ve světelném spektru přicházejícím z páru astronomové také určovali povrchové teploty trpaslíků. Teorie předpovídá, že masivnější člen dvojice hnědých trpaslíků by měl mít vyšší povrchovou teplotu. Ale našli pravý opak. Těžší z nich má teplotu 4 310 stupňů Fahrenheita (2 650 stupňů Kelvin) a menší, 4 562 stupňů F (2 790 stupňů K). Tyto hodnoty jsou srovnatelné s povrchovou teplotou Slunce 9 900 stupňů F (5 800 stupňů K).
"Jedno možné vysvětlení je, že tyto dva objekty mají různý původ a věk," říká Stassun. Pokud tomu tak je, pak podporuje jeden z výsledků posledního úsilí o simulaci procesu tvorby hvězd. Tyto simulace předpovídají, že hnědí trpaslíci jsou vytvořeni tak těsně vedle sebe, že by pravděpodobně narušili vzájemnou formaci.
Nová pozorování potvrzují teoretickou předpověď, že hnědí trpaslíci začínají jako objekty velikosti hvězdy, ale s věkem se zmenšují a chladí a stárnou stále více. Dříve byl jediný hnědý trpaslík, jehož hmotnost byla přímo měřena, mnohem starší a stmívanější.
Mnoho astronomů si myslí, že hnědí trpaslíci mohou být ve skutečnosti nejběžnějším produktem procesu formování hvězd. Informace o hnědých trpaslících tak mohou poskytnout cenné nové poznatky o dynamických procesech, které vytvářejí hvězdy z kolabujících vírů mezihvězdného prachu a plynu.
Protože staré hnědé trpaslíky jsou menší a slabší než skutečné hvězdy, teprve v posledních letech umožnila vylepšení technologie dalekohledu astronomům katalogizovat stovky slabých objektů, o nichž si myslí, že mohou být hnědými trpaslíky. Ale aby vybrali hnědé trpaslíky z jiných typů slabých předmětů, potřebují způsob, jak odhadnout své hmotnosti, protože hmota je osudem hvězd a hvězdných objektů.
Existence hnědých trpaslíků byla poprvé navržena v 80. letech 20. století, ale až do roku 2000 byl hnědý trpaslík jednoznačně detekován. Zatímco hnědí trpaslíci byli hypotetickými objekty, astronomové je odlišovali od planet podle způsobu, jakým se tvořili. Hnědí trpaslíci a hvězdy se tvoří stejným způsobem, z kolapsu oblaku mezihvězdného prachu a plynu. Planety jsou postaveny z disků prachu a plynu, které obklopují formující hvězdy. Jakmile astronomové objevili prvního kandidáta na hnědého trpaslíka, uvědomili si, že trpaslíci se velmi obtížně odlišují od planet, zejména pokud mají hvězdné společníky. Rostoucí skupina astronomů proto upřednostňuje definování hnědých trpaslíků jako objektů 13 až 80krát hmotnějších než Jupiter.
Vědci provedli pozorování se dvěma sadami dalekohledů nacházejících se v chilských Andách, asi 100 mil severně od Santiaga: malým a středním aperturním výzkumným dalekohledem (SMARTS), provozovaným konsorciem, včetně vědeckého ústavu kosmického dalekohledu a univerzity Vanderbilt, a Mezinárodní observatoř Gemini, provozovaná Národní vědeckou nadací.
Původní zdroj: Hubble News Release
