James Webb Telescope for at undersøge mystiske brune dværge

glimt, glimt, lille stjerne, hvor jeg undres over hvad du er. Astronomer håber på, at den kraftige infrarøde kapacitet i NASAs James Webb-rumteleskop vil løse et puslespil, der er lige så fundamentalt som at stirre på sig selv – hvad ER det dæmpede lys på himlen? Brune dværge mudrer en klar skelnen mellem stjerner og planeter, skabe etableret forståelse af disse kroppe, og teorier om deres dannelse, i tvivl.

Adskillige forskerhold vil bruge Webb til at udforske brune dværges mystiske natur, søger indsigt i både stjernedannelse og exoplanetatmosfærer, og det disede territorium derimellem, hvor selve den brune dværg findes. Tidligere arbejde med Hubble, Spitzer, og ALMA har vist, at brune dværge kan være op til 70 gange mere massive end gasgiganter som Jupiter, alligevel har de ikke nok masse til, at deres kerner kan forbrænde nukleart brændsel og udstråle stjernelys. Selvom brune dværge blev teoretiseret i 1960'erne og bekræftet i 1995, der er ikke en accepteret forklaring på, hvordan de dannes:som en stjerne, ved sammentrækning af gas, eller som en planet, ved ophobning af materiale i en protoplanetarisk skive? Nogle har et ledsagerforhold til en stjerne, mens andre driver alene i rummet.

På Université de Montréal, Étienne Artigau leder et hold, der vil bruge Webb til at studere en specifik brun dværg, mærket SIMP0136. Det er en lavmasse, ung, isoleret brun dværg - en af ​​de tætteste på vores sol - som alle gør den fascinerende at studere, da den har mange træk af en planet uden at være for tæt på en stjernes blændende lys. SIMP0136 var genstand for et tidligere videnskabeligt gennembrud af Artigau og hans team, da de fandt beviser, der tyder på, at den har en overskyet atmosfære. Han og hans kolleger vil bruge Webbs spektroskopiske instrumenter til at lære mere om de kemiske grundstoffer og forbindelser i disse skyer.

"Meget præcise spektroskopiske målinger er udfordrende at få fra jorden i infrarød på grund af variabel absorption i vores egen atmosfære, derfor behovet for rumbaseret infrarød observation. Også, Webb giver os mulighed for at undersøge funktioner, såsom vandabsorption, der er utilgængelige fra jorden på dette niveau af præcision, ”Forklarer Artigau.

Disse observationer kan danne grundlag for fremtidig udforskning af exoplaneter med Webb, herunder hvilke verdener der kunne understøtte livet. Webbs infrarøde instrumenter vil være i stand til at detektere typerne af molekyler i atmosfæren på exoplaneter ved at se, hvilke elementer der absorberer lys, når planeten passerer foran sin stjerne, en videnskabelig teknik kendt som transit -spektroskopi.

"Den brune dværg SIMP0136 har samme temperatur som forskellige planeter, der vil blive observeret i transitspektroskopi med Webb, og skyer er kendt for at påvirke denne type måling; vores observationer vil hjælpe os med bedre at forstå skydæk i brune dværge og planetatmosfærer generelt, " siger Artigau.

Søgen efter lavmasse, isolerede brune dværge var et af de tidlige videnskabelige mål fremsat for Webb-teleskopet i 1990'erne, siger astronom Aleks Scholz fra University of St. Andrews. Brune dværge har en lavere masse end stjerner og "skinner" ikke, men udsender blot det svage efterlys fra deres fødsel, og så ses de bedst i infrarødt lys, Derfor vil Webb være et så værdifuldt værktøj i denne forskning.

Scholz, der også leder projektet Substellar Objects in Neary Young Clusters (SONYC), vil bruge Webbs Near-Infrared Imager og Slitless Spectrograph (NIRISS) til at studere NGC 1333 i stjernebilledet Perseus. NGC 1333 er en stjerneplanteskole, der også har vist sig at huse et usædvanligt højt antal brune dværge, nogle af dem i den meget lave ende af masseområdet for sådanne genstande - med andre ord, ikke meget tungere end Jupiter.

"På mere end et årti med søgning, vores hold har fundet ud af, at det er meget svært at lokalisere brune dværge, der er mindre end fem Jupiter-masser - den masse, hvor stjerne- og planetdannelsen overlapper hinanden. Det er et job for Webb-teleskopet, " siger Scholz. "Det har været en lang ventetid for Webb, men vi er meget spændte på at få en mulighed for at bryde nyt og potentielt opdage en helt ny type planeter, ubundet, strejfer rundt i galaksen som stjerner."

Begge projekter ledet af Scholz og Artigau gør brug af Guaranteed Time Observations (GTO'er), at observere tid på teleskopet, der gives til astronomer, der har arbejdet i årevis for at forberede Webbs videnskabelige operationer.