Bildkredit: UofM
Forskare från University of Michigan har samlat bevis för att bruna dvärgstjärnor har ett mycket liknande liv som de tidiga stadierna som vår egen sol genomgick när den först bildades. De fann att de flesta bruna dvärgar hade skivor på en miljon år gammal, vilket liknar unga stjärnor på samma ålder. Andra observationer visade att de ackrediterar material från disken på samma sätt som stjärnor också gör.
I kosmiska cirklar är bruna dvärgar något av en flopp. För stora för att betraktas som riktiga planeter, men ändå inte tillräckligt massiva för att vara stjärnor, dessa fritt flytande himmelkroppar kallas i själva verket ibland misslyckade stjärnor. Men bildas de verkligen som stjärnor gör - från kollapsande gasmoln? Eller är deras ursprung helt annorlunda? En serie publikationer av University of Michigan astronom Ray Jayawardhana och kollaboratörer, inklusive ett papper i 16 januari-numret av Science, visar bevis på att bruna dvärgar och solliknande stjärnor föds på ungefär samma sätt. "De har åtminstone mycket likartade barn, vilket kan betyda att de också har mycket lika ursprung," sade Jayawardhana, biträdande professor i astronomi.
Stjärnor bildas i kalla moln av gas och damm i det interstellära utrymmet. Täta klumpar i dessa moln samlas under sin egen tyngdkraft, snurrar upp i processen och samlar material från omgivningen till en skiva. Så småningom, om en växande protostar ackumuleras tillräckligt med massa, blir dess kärna varm och tät nog för att kärnfusion ska inträffa, och den nya stjärnan börjar lysa. Vissa forskare har föreslagit att bruna dvärgar bildas på samma sätt men helt enkelt inte ackumulerar tillräckligt med massa för att antända vätefusion, och beräkningar visar att det åtminstone teoretiskt är möjligt för föremål med så låga massor som för bruna dvärgar att födas på detta sätt.
Men andra forskare har föreslagit att bruna dvärgar är runor som kastas ut från stjärna kullar. I det här scenariot födas bruna dvärgar i flera stjärnsystem och konkurrerar med sina syskon om materie från det natala molnet. I sådana system kan det långsamt växande objektet matas ut innan det samlar tillräckligt med material för att bli en stjärna, föreslår datorsimuleringar.
Ett sätt att skilja mellan de två möjligheterna är genom att studera skivor av damm och gas runt unga bruna dvärgar. Om bruna dvärgar bildas som stjärnor, borde de ha stora, långlivade ackretionsskivor som de som finns runt unga stjärnor. Men om de har kastats ut från flera stjärnsystem, bör deras diskar rakas ner av gravitationella interaktioner som leder till utkast.
Jayawardhana och kollegor letade efter dammiga skivor runt unga bruna dvärgar genom att observera deras infraröda utsläpp med 8-meters Very Large Telescope (VLT) från European Southern Observatory i Chile och det 10 meter stora Keck I-teleskopet på Hawaii. Eftersom dammpartiklar i en skiva absorberar ljus och strålar om energin vid infraröda våglängder, kommer en brun dvärg med en skiva att avge mer infrarött ljus än en utan en skiva.
"Vi fann att huvuddelen av de bruna dvärgarna är omgivna av dammiga skivor vid en ålder av en miljon år," sade Jayawardhana. "Det liknar unga stjärnor på samma ålder." Även om det inte är möjligt att direkt bestämma skivornas storlek, antyder deras närvaro runt några bruna dvärgar så gamla som 10 miljoner år att de inte försvinner i det tidiga livet.
Andra spektroskopiska observationer, med hjälp av de tvilling 6,5 meter långa Magellan-teleskopen i Chile (där University of Michigan är en partnerinstitution) och Keck I-teleskopet, visade att bruna dvärgar också förvärvar material från omgivande skivor på samma sätt som stjärnor gör? i en långsammare takt. "Vi upptäcker tydliga tecken på gas som strömmar från skivans innerkant till den bruna dvärgen med hastigheter över hundra kilometer per sekund," sade Jayawardhana. I ett spännande fall har astronomer också funnit bevis för att material sprutit ut från polerna på en brun dvärg. Sådana jets har sett i unga stjärnor i samma ålder, men inte förr i bruna dvärgar. "Om det bekräftas skulle närvaron av jets ytterligare stärka fallet för anmärkningsvärt liknande infanterier för bruna dvärgar och solliknande stjärnor," sade Jayawardhana, vars samarbetare inkluderar Subhanjoy Mohanty (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Gibor Basri (University of California , Berkeley), David Barrado y Navascues (Laboratory of Space Astrophysics and Fundamental Physics in Madrid, Spain), David Ardila (Johns Hopkins University), Beate Stelzer (Astronomical Observatory of Palermo in Italy), och Karl Haisch, Jr och Diane Paulson (båda vid University of Michigan).
"Jag skulle inte säga att historien är undertecknad, förseglad och levererad," sade Jayawardhana, "men bevisens överlägsenhet lutar mycket i riktning mot att dessa saker bildas på samma sätt som stjärnor." Och de bevis som hittills hittats leder till ännu mer lockande framtidsutsikter. "Nu när vi vet att många unga bruna dvärgar är omgivna av skivor," sade han, "jag kan inte låta bli att undra om kometer och asteroider? Om inte små planeter? Kan bildas i dessa diskar."
Denna forskning stöds främst av ett bidrag från National Science Foundation.
Originalkälla: University of Michigan News Release
