Bildkredit: ESO
Ett team av europeiska astronomer har hittat den närmaste bruna dvärgstjärnan som någonsin upptäckts. Epsilon Indi B är 45 gånger massan av Jupiter och tar 400 år att kretsa runt huvudstjärnan.
Ett team av europeiska astronomer [2] har upptäckt ett Brown Dwarf-objekt (en "misslyckad" stjärna) mindre än 12 ljusår från solen. Det är det närmaste som ännu är känt.
Nu betecknad Epsilon Indi B, är det en följeslagare till en välkänd ljus stjärna på den södra himlen, Epsilon Indi (nu "Epsilon Indi A"), som tidigare trott vara singel. Det binära systemet är ett av de tjugo närmaste stjärnsystemen till Solen.
Den bruna dvärgen upptäcktes från den relativt snabba rörelsen över himlen som den delar med sin ljusare följeslagare: paret flyttar en full måndiameter på mindre än 400 år. Det identifierades först med hjälp av digitaliserade arkivfotografiska plattor från SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) och bekräftades med hjälp av data från Two Micron All Sky Survey (2MASS). Uppföljningsobservationer med det nära-infraröda känsliga SOFI-instrumentet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) vid La Silla Observatory bekräftade dess natur och har tillåtit mätningar av dess fysiska egenskaper.
Epsilon Indi B har en massa bara 45 gånger den för Jupiter, den största planeten i solsystemet, och en yttemperatur på endast 1000 ° C. Det tillhör den så kallade T-dvärgkategorin av föremål som sträcker sig över domänen mellan stjärnor och jätteplaneter.
Epsilon Indi B är den närmaste och ljusaste T-dvärgen som är känd. Framtida studier av det nya objektet lovar att ge astronomer viktiga nya ledtrådar om bildandet och utvecklingen av dessa exotiska himmelkroppar, samtidigt som de ger intressanta insikter i gränsområdet mellan planeter och stjärnor.
Små rörliga nålar i jättehöstackar
Föreställ dig att du är en professionell ornitolog, som nyligen återvände hem från en expedition till djunglarna i Sydamerika, där du tillbringade långa veckor med att använda dina högdrivna telelinser och letade efter sällsynta fåglarter. Avkopplande tar du ett par vidvinkliga ögonblicksbilder av de blommande blommorna i trädgården, ostörd av den vanliga svartfuglen som flyger över sökaren. Först senare, när du noggrant jämförs dessa snaps, märker du något litet och ovanligt färgat, som flimrar nära bakom svartfågeln: du har upptäckt en exotisk, sällsynt fågel, där hemma.
På ungefär samma sätt har ett team av astronomer [2] just hittat en av de närmaste grannarna till solen, en exotisk "misslyckad stjärna" känd som en "brun dvärg", som rör sig snabbt över himlen i den södra stjärnbilden Indus ( Indianen. Intressant nog, i en tid då teleskop blir större och utrustade med alltmer sofistikerade elektroniska detektorer, finns det fortfarande mycket att lära sig genom att kombinera gamla fotografiska plattor med denna moderna teknik.
Fotografiska skyltar tagna av vidfält ("Schmidt") -teleskop under de senaste decennierna har fått en ny livslängd genom att digitaliseras av automatiska mätmaskiner, vilket gör det möjligt för datorer att tråla effektivt genom enorma och ovärderliga dataarkiv som är överlägset ännu inte fullt utnyttjad [3]. För Southern Sky har Institute for Astronomy i Edinburgh (Skottland, Storbritannien) nyligen släppt skanningar gjorda av SuperCOSMOS-maskinen av plattor som sträcker sig över flera decennier i tre optiska passband. Dessa uppgifter passar perfekt för att söka efter föremål med stora riktiga rörelser och extrema färger, till exempel bruna dvärgar i solområdet.
Allt rör sig - en fråga om perspektiv
I astronomi betyder en "rätt rörelse" för en stjärna dess uppenbara rörelse på himmelsfären; det uttrycks vanligtvis i bågsekunder per år [4]. Motsvarande, verkliga hastighet för en stjärna (i kilometer per sekund) kan endast uppskattas om avståndet är känt.
En stjärna med stor rätt rörelse kan indikera en verklig stor hastighet eller helt enkelt att stjärnan är nära oss. I analogi har ett flygplan strax efter start en mycket lägre sann hastighet än när det kör på hög höjd, men för en observatör som tittar nära en flygplats verkar det avgående flygplanet flytta mycket snabbare över himlen.
Proxima Centauri, vår närmaste stjärna granne, är bara 4,2 ljusår bort (jfr ESO PR 22/02) och har en korrekt rörelse på 3,8 båg / år (motsvarande 23 km / sek i förhållande till solen, i riktningen vinkelrätt till synfältet). Den högst kända riktiga rörelsestjärnan är Barnards Star på 6 ljusårsträcka och rör sig 10 bågar / år (87 km / sek relativt solen). Alla kända stjärnor inom 30 ljusår är föremål med hög rörelse och rör sig minst 0,2 båg / år.
Trålning för snabbt rörliga föremål
Under en tid har astronomer vid Astrofysiska institutet i Potsdam gjort en systematisk datoriserad sökning efter objekt med hög rörelse som visas på röda fotografiska himmelplattor, men inte på motsvarande blå plattor. Deras mål är att identifiera hittills okända coola föremål i området Sol.
De hade tidigare hittat en handfull nya föremål inom 30 ljusår på detta sätt, men ingenting så rött eller rörligt på distans lika snabbt som det de nu har snarrade i stjärnbilden Indus på södra himlen. Detta objekt sågs bara på de mycket längsta våglängdsplattorna i databasen SuperCOSMOS Sky Survey. Det rörde sig så snabbt att på plattor med bara två års mellanrum på 1990-talet hade den flyttat nästan 10 bågsekunder på himlen, vilket gav en rätt rörelse på 4,7 bågar / år. Det var också mycket svagt vid optiska våglängder, anledningen till att det aldrig hade upptäckts tidigare. När det bekräftades i data från den digitala tvåmikrons All Sky Survey (2MASS), sågs det emellertid mycket ljusare i det infraröda, med den typiska färgsignaturen för en cool brun dvärg.
Vid denna tidpunkt ansågs objektet vara en isolerad resenär. En sökning genom tillgängliga onlinekataloger avslöjade emellertid snabbt att bara 7 arcminutes bort var en välkänd stjärna, Epsilon Indi. De två delar exakt samma mycket stora riktiga rörelse, och det var således omedelbart klart att de två måste vara relaterade, och bildar ett brett binärt system separerat med mer än 1500 gånger avståndet mellan solen och jorden.
Epsilon Indi är en av de 20 närmaste stjärnorna till solen på bara 11,8 ljusår [5]. Det är en dvärgstjärna (av spektraltyp K5) och med en yttemperatur på cirka 4000? C, något svalare än solen. Som sådan förefaller det ofta i science fiction som ett hem för ett beboeligt planetsystem [6]. Att allt förblir fast i spekulationens område, men ändå vet vi nu att det säkert har en mycket intressant följeslagare.
Detta är en anmärkningsvärd upptäckt: Epsilon Indi B är den närmaste stjärnliknande källan till solen som hittades på 15 år, den högsta riktiga rörelsekällan som hittats på över 70 år, och med en total ljusstyrka bara 0,002% av solen, en av de iboende svagaste källorna som någonsin sett utanför solsystemet!
Efter Proxima och Alpha Centauri är Epsilon Indi-systemet också bara det andra kända breda binära systemet inom 15 ljusår. Till skillnad från Proxima Centauri är Epsilon Indi B emellertid ingen vanlig stjärna.
Bruna dvärgar: kylning, kylning, kylning ...
Inom några dagar efter upptäckten i databasen lyckades astronomerna säkra ett infrarött spektrum av Epsilon Indi B med hjälp av SOFI-instrumentet på ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) vid La Silla Observatory (Chile). Spektrumet visade de breda absorptionsfunktionerna på grund av metan och vattenånga i dess övre atmosfär, vilket indikerar en temperatur på "bara" 1000 ° C. Vanliga stjärnor är aldrig så coola - Epsilon Indi B bekräftades som en brun dvärg.
Bruna dvärgar tros bildas på ungefär samma sätt som stjärnor, genom gravitationskollaps av klumpar av kall gas och damm i täta molekylära moln. Av orsaker som ännu inte är helt tydliga slutar dock vissa klumpar med massor som är mindre än cirka 7,5% av vår sol, eller 75 gånger planeten Jupiters massa. Under den gränsen finns det inte tillräckligt med tryck i kärnan för att initiera kärnvätefusion, den långvariga och stabila kraftkällan för vanliga stjärnor som solen. Förutom en kort tidig fas där vissa deuterium förbränns fortsätter dessa lågmassa föremål helt enkelt att svalna och blekna långsamt bort medan de släpper kvar värmen som är kvar från deras födelse.
Teoretiska diskussioner om sådana objekt började för cirka 40 år sedan. De kallades först "svarta dvärgar" och senare "bruna dvärgar", i erkännande av deras förutsagda mycket svala temperaturer. Men de förutsågs också vara mycket svaga och mycket röda, och det var först 1995 som sådana föremål började upptäckas.
De första sågs som svaga följeslagare till närliggande stjärnor, och senare hittades några som flyter fritt i området Sol. De flesta bruna dvärgar tillhör de nyligen klassificerade spektraltyperna L och T, under de länge kända svala dvärgarna av typ M. Dessa är mycket röda för mänskliga ögon, men L- och T-dvärgarna är svalare fortfarande, så mycket att de nästan är osynliga vid optiska våglängder, med de flesta av deras utsläpp kommer ut i det infraröda. [7].
Hur massiv är Epsilon Indi B?
Åldern för de flesta bruna dvärgar som hittats hittills är okänd och därför är det svårt att uppskatta deras massor. Det kan dock antas att åldern för Epsilon Indi B är densamma som för Epsilon Indi A, vars ålder uppskattas till 1,3 miljarder år baserat på dess rotationshastighet. Genom att kombinera denna information med den uppmätta temperaturen, ljusstyrkan och avståndet är det sedan möjligt att bestämma massan på Epsilon Indi B med hjälp av teoretiska modeller av bruna dvärgar.
Två oberoende uppsättningar av modeller ger samma resultat: Epsilon Indi B måste ha en massa någonstans mellan 4-6% av solens, eller 40-60 Jupiter-massor. Det mest troliga värdet är cirka 45 Jupiter-massor, dvs långt under vätgasfusionsgränsen, och definitivt bekräftar denna nya upptäckt som en bona-fide brun dvärg.
Betydelsen av Epsilon Indi B
PR-foto 03c / 03 visar den aktuella folkräkningen av stjärnorna i solområdet. Alla dessa stjärnor har varit kända i många år, inklusive GJ1061, som emellertid bara hade sitt distans ordentligt etablerat 1997. Upptäckten av Epsilon Indi B är dock ett extremt fall, aldrig tidigare katalogiserat, och den första bruna dvärgen till finns inom 12,5 ljusårhorisonten.
Om nuvarande förutsägelser är korrekta, bör det finnas dubbelt så många bruna dvärgar som huvudsekvensstjärnor. Följaktligen kan Epsilon Indi B vara den första av kanske 100 bruna dvärgar inom detta avstånd och väntar fortfarande på att bli upptäckt!
Epsilon Indi B är en viktig fångst långt bortom katalogiseringen av kvarteret Solar. Som den närmaste och ljusaste kända bruna dvärgen och med ett mycket exakt uppmätt avstånd kan den underkastas en mängd olika detaljerade observationsstudier. Det kan alltså fungera som en mall för mer avlägsna medlemmar i sin klass.
Med hjälp av Epsilon Indi B bör astronomer nu kunna se längre in i mysterierna kring bildandet och utvecklingen av de exotiska föremål som kallas bruna dvärgar, halvvägs mellan stjärnor och jätteplaneter, fysiken i deras inre kärnor och vädret och kemi i deras atmosfärer.
En historisk anmärkning - den södra konstellationen Indus
Konstellationen Indus ligger djupt på den södra himlen, inbäddat mellan tre fåglar, Grus (The Crane), Tucana (The Toucan) och Pavo (The Peacock), jfr. PR-foto 03d / 03.
Först katalogiserades 1595-1597 av de holländska navigatörerna Pieter Dirkszoon Keyser och Frederick de Houtman, denna konstellation lades till den södra himlen av Johann Bayer i sin bok 'Uranometria' (1603) för att hedra de indianer som europeiska upptäcktsresande hade stött på på deras resor.
I synnerhet har det föreslagits att det specifikt är de inhemska folken Tierra del Fuego och Patagonia som representeras i Indus, drygt två tusen kilometer söder om La Silla där de första spektroskopiska observationerna av Epsilon Indi B gjordes cirka 400 år senare .
I den senare ritningen av Bode som visas här är Epsilon Indi, den femte ljusaste stjärnan i Indus, associerad med en av pilarna i indianens hand.
Ursprungskälla: ESO News Release
