Et par ensomme planetlignende objekter født som stjerner

Et internationalt forskerhold ledet af universitetet i Bern har opdaget et eksotisk binært system bestående af to unge planetlignende objekter, kredser om hinanden på meget stor afstand. Selvom disse objekter ligner gigantiske exoplaneter, de er dannet på samme måde som stjerner, beviser, at de mekanismer, der driver stjernedannelsen, kan producere slyngelverdener i usædvanlige systemer, der er berøvet en sol.

Stjernedannende processer skaber nogle gange mystiske astronomiske objekter kaldet brune dværge, som er mindre og koldere end stjerner, og kan have masser og temperaturer ned til exoplaneternes i de mest ekstreme tilfælde. Ligesom stjerner, brune dværge vandrer ofte alene gennem rummet, men kan også ses i binære systemer, hvor to brune dværge kredser om hinanden og rejser sammen i galaksen.

Forskere ledet af Clémence Fontanive fra Center for Space and Habitability (CSH) og NCCR PlanetS opdagede et mærkeligt stjerneløst binært system af brune dværge. Systemet CFHTWIR-Oph 98 (eller forkortet Oph 98) består af de to meget lavmasseobjekter Oph 98 A og Oph 98 B. Det er placeret 450 lysår væk fra Jorden i stjerneforeningen Ophiuchus. Forskerne var overraskede over det faktum, at Oph 98 A og B kredser om hinanden fra en slående stor afstand, omkring 5 gange afstanden mellem Pluto og Solen, hvilket svarer til 200 gange afstanden mellem Jorden og Solen. Undersøgelsen er netop blevet offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters .

Ekstremt lave masser og en meget stor adskillelse

Parret er et sjældent eksempel på to objekter, der i mange aspekter ligner gigantiske planeter udenfor solen, kredser om hinanden uden nogen moderstjerne. Den mere massive komponent, Oph 98 A, er en ung brun dværg med en masse på 15 gange Jupiters masse, som er næsten nøjagtigt på grænsen, der adskiller brune dværge fra planeter. Dens ledsager, Oph 98 B, er kun 8 gange tungere end Jupiter.

Komponenter af binære systemer er bundet af et usynligt led kaldet gravitationel bindingsenergi, og dette bånd bliver stærkere, når objekter er mere massive eller tættere på hinanden. Med ekstremt lave masser og en meget stor adskillelse, Oph 98 har den svageste bindingsenergi af et hvilket som helst binært system kendt til dato.

Opdagelse takket være data fra Hubble

Clémence Fontanive og hendes kolleger opdagede ledsageren til Oph 98 A ved hjælp af billeder fra Hubble-rumteleskopet. Fontanive siger:"Lavmasse brune dværge er meget kolde og udsender meget lidt lys, kun gennem infrarød termisk stråling. Denne varmeglød er ekstremt svag og rød, og brune dværge er derfor kun synlige i infrarødt lys." stjerneforeningen, hvori binæren er placeret, Ophiuchus, er indlejret i en tæt, støvet sky som spreder synligt lys. "Infrarøde observationer er den eneste måde at se gennem dette støv, " forklarer den ledende forsker. "At detektere et system som Oph 98 kræver også et kamera med en meget høj opløsning, da vinklen mellem Oph 98 A og B er tusind gange mindre end månen på himlen, " tilføjer hun. Hubble-rumteleskopet er blandt de få teleskoper, der er i stand til at observere objekter så svage som disse brune dværge, og i stand til at løse så snævre vinkler.

Fordi brune dværge er kolde nok, der dannes vanddamp i deres atmosfærer, skabe fremtrædende træk i det infrarøde, der almindeligvis bruges til at identificere brune dværge. Imidlertid, disse vandsignaturer kan ikke let detekteres fra Jordens overflade. Placeret over atmosfæren i rummets vakuum, Hubble giver mulighed for at undersøge eksistensen af ​​vanddamp i astronomiske objekter. Fontanive forklarer:"Begge genstande så meget røde ud og viste tydelige tegn på vandmolekyler. Dette bekræftede straks, at den svage kilde, vi så ved siden af ​​Oph 98 A, med stor sandsynlighed også var en kold brun dværg, snarere end en tilfældig stjerne, der tilfældigvis var på linje med den brune dværg på himlen."

Holdet fandt også billeder, hvor binæren var synlig, indsamlet for 14 år siden med Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) på Hawaii. "Vi observerede systemet igen denne sommer fra et andet hawaiiansk observatorium, det britiske infrarøde teleskop. Ved at bruge disse data, vi var i stand til at bekræfte, at Oph 98 A og B bevæger sig sammen hen over himlen over tid, i forhold til andre stjerner placeret bag dem, hvilket er bevis på, at de er bundet til hinanden i et binært par, " forklarer Fontanive.

Et atypisk resultat af stjernedannelse

Oph 98 binære system blev dannet for kun 3 millioner år siden i den nærliggende Ophiuchus stjerneplanteskole, gør det til en nyfødt på astronomiske tidsskalaer. Systemets alder er meget kortere end den typiske tid, det tager at bygge planeter. Brune dværge som Oph 98 A er dannet af de samme mekanismer som stjerner. På trods af at Oph 98 B er den rigtige størrelse til en planet, værten Oph 98 A er for lille til at have et tilstrækkeligt stort reservoir af materiale til at bygge en så stor planet. "Dette fortæller os, at Oph 98 B, ligesom sin vært, må være dannet gennem de samme mekanismer, der producerer stjerner og viser, at de processer, der skaber binære stjerner, fungerer på nedskalerede versioner helt ned til disse planetariske masser, " kommenterer Clémence Fontanive.

Med opdagelsen af ​​to planetlignende verdener - allerede ualmindelige produkter af stjernedannelse - bundet til hinanden i en så ekstrem konfiguration, "Vi er virkelig vidne til en utrolig sjælden produktion af stjernedannelsesprocesser, " som Fontanive beskriver.