Rumteleskoper udpeger en undvigende brun dværg

I et første af sin slags samarbejde, NASAs Spitzer- og Swift-rumteleskoper gik sammen for at observere en mikrolinsebegivenhed, når en fjern stjerne lysner på grund af tyngdefeltet på mindst ét ​​kosmisk objekt i forgrunden. Denne teknik er nyttig til at finde legemer med lav masse, der kredser om stjerner, såsom planeter. I dette tilfælde, observationerne afslørede en brun dværg.

Brune dværge menes at være det manglende led mellem planeter og stjerner, med masser op til 80 gange Jupiters. Men deres centre er ikke varme eller tætte nok til at generere energi gennem kernefusion, som stjerner gør. Mærkeligt nok, videnskabsmænd har fundet ud af, at for stjerner omkring vores sols masse, mindre end 1 procent har en brun dværg, der kredser inden for 3 AU (1 AU er afstanden mellem Jorden og solen). Dette fænomen kaldes "den brune dværgørken".

Den nyopdagede brune dværg, som kredser om en værtsstjerne, kan bebo denne ørken. Spitzer og Swift observerede mikrolinsebegivenheden efter at være blevet tippet af jordbaserede mikrolinseundersøgelser, inklusive Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). Opdagelsen af ​​denne brune dværg, med det uhåndterlige navn OGLE-2015-BLG-1319, er første gang, to rumteleskoper har samarbejdet om at observere en mikrolinsebegivenhed.

"Vi ønsker at forstå, hvordan brune dværge dannes omkring stjerner, og hvorfor der er et hul i, hvor de findes i forhold til deres værtsstjerner, " sagde Yossi Shvartzvald, en NASA postdoc-stipendiat baseret på NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, og hovedforfatter af en undersøgelse offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift . "Det er muligt, at 'ørkenen' ikke er så tør, som vi tror."

Hvad er mikrolinsing?

I en mikrolinsebegivenhed, en baggrundskildestjerne tjener som lommelygte for observatøren. Når et massivt objekt passerer foran baggrundsstjernen langs synslinjen, baggrundsstjernen lyser, fordi forgrundsobjektet afbøjer og fokuserer lyset fra baggrundskildestjernen. Afhængig af massen og justeringen af ​​det mellemliggende objekt, baggrundsstjernen kan kortvarigt fremstå tusindvis af gange lysere.

En måde til bedre at forstå linsesystemets egenskaber er at observere mikrolinsehændelsen fra mere end ét udsigtspunkt. Ved at få flere teleskoper til at optage lysstyrken af ​​baggrundsstjernen, forskere kan drage fordel af "parallakse, " den tilsyneladende forskel i positionen af ​​et objekt set fra to punkter i rummet. Når du holder tommelfingeren foran din næse og lukker dit venstre øje, så åbn den og luk dit højre øje, din tommelfinger ser ud til at bevæge sig i rummet - men den bliver siddende med to øjne åbne. I forbindelse med mikrolinsing, observation af den samme begivenhed fra to eller flere vidt adskilte steder vil resultere i forskellige forstørrelsesmønstre.

"Hver gang du har flere observationssteder, såsom Jorden og en, eller i dette tilfælde, to rumteleskoper, det er som at have flere øjne for at se, hvor langt væk noget er, " sagde Shvartzvald. "Fra modeller for, hvordan mikrolinsing virker, vi kan så bruge dette til at beregne forholdet mellem objektets masse og dets afstand."

Den nye undersøgelse

Spitzer observerede det binære system indeholdende den brune dværg i juli 2015, i løbet af de sidste to uger af rumteleskopets mikrolinsekampagne for det år.

Mens Spitzer er over 1 AU væk fra Jorden i en Jord-slæbende bane omkring solen, Swift er i et lavt kredsløb om Jorden, der omkranser vores planet. Swift så også det binære system i slutningen af ​​juni 2015 gennem mikrolinsing, repræsenterer første gang dette teleskop havde observeret en mikrolinsebegivenhed. Men Swift er ikke langt nok væk fra jordbaserede teleskoper til at få et væsentligt anderledes billede af denne særlige begivenhed, så der blev ikke målt parallakse mellem de to. Dette giver forskerne indsigt i grænserne for teleskopets muligheder for bestemte typer objekter og afstande.

"Vores simuleringer tyder på, at Swift kunne måle denne parallakse for nærliggende, mindre massive genstande, inklusive 'fritsvævende planeter, ' som ikke kredser om stjerner, " sagde Shvartzvald.

Ved at kombinere data fra disse rumbaserede og jordbaserede teleskoper, forskere fastslog, at den nyopdagede brune dværg er mellem 30 og 65 Jupiter-masser. De fandt også ud af, at den brune dværg kredser om en K-dværg, en type stjerne, der har en tendens til at have omkring halvdelen af ​​solens masse. Forskere fandt to mulige afstande mellem den brune dværg og dens værtsstjerne, baseret på tilgængelige data:0,25 AU og 45 AU. Afstanden på 0,25 AU ville placere dette system i den brune dværgørken.

"I fremtiden, vi håber at have flere observationer af mikrolinsehændelser fra flere synsvinkler, giver os mulighed for at undersøge karakteristikaene af brune dværge og planetsystemer yderligere, " sagde Geoffrey Bryden, JPL videnskabsmand og medforfatter til undersøgelsen.