Hubble finder substellare objekter i Oriontågen

Ved hjælp af NASAs Hubble -rumteleskop til at kigge dybt ind i den store stjernekammer, der kaldes Orion -stjernetågen, astronomer ledte efter små, svage kroppe. Det, de fandt, var den største bestand endnu af brune dværge - objekter, der er mere massive end planeter, men ikke skinner som stjerner. Forskere identificerede 17 brune dværgkammerater til røde dværgstjerner, et brunt dværgpar, og en brun dværg med en planetarisk ledsager. De fandt også tre kæmpe planeter, herunder et binært system, hvor to planeter kredser om hinanden i fravær af en forælderstjerne. Denne undersøgelse kunne kun udføres med Hubbles enestående opløsning og infrarød følsomhed.

I en hidtil uset dyb undersøgelse for små, svage genstande i Oriontågen, astronomer, der bruger NASAs Hubble -rumteleskop, har afsløret den største kendte population af brune dværge, der er drysset blandt nyfødte stjerner. Ser i nærheden af ​​undersøgelsesstjernerne, forskere fandt ikke kun flere brune dværgkammerater med meget lav masse, men også tre kæmpe planeter. De fandt endda et eksempel på binære planeter, hvor to planeter kredser om hinanden i fravær af en forælderstjerne.

Brune dværge er en mærkelig klasse af himmellegemer, der har masser så lave, at deres kerner aldrig bliver varme nok til at opretholde atomfusion, som driver stjerner. I stedet, brune dværge køler og falmer, når de ældes. På trods af deres lave masse, brune dværge giver vigtige spor til at forstå, hvordan stjerner og planeter dannes, og kan være blandt de mest almindelige objekter i vores Mælkevejs galakse.

Ligger 1, 350 lysår væk, Oriontågen er et relativt nærliggende laboratorium til undersøgelse af stjernedannelsesprocessen på tværs af en lang række, fra overdådige kæmpestjerner til diminutive røde dværgstjerner og undvigende, svage brune dværge.

Denne undersøgelse kunne kun udføres med Hubbles enestående opløsning og infrarød følsomhed.

Fordi brune dværge er koldere end stjerner, astronomer brugte Hubble til at identificere dem ved tilstedeværelsen af ​​vand i deres atmosfære. "Disse er så kolde, at der dannes vanddamp, "forklarede teamleder Massimo Robberto fra Space Telescope Institute i Baltimore, Maryland. "Vand er en signatur af substellare objekter. Det er et fantastisk og meget klart mærke. Når masserne bliver mindre, stjernerne bliver rødere og svagere, og du skal se dem i infrarød. Og i infrarødt lys, det mest fremtrædende træk er vand. "

Men varm vanddamp i atmosfæren af ​​brune dværge kan ikke let ses fra jordens overflade, på grund af de absorberende virkninger af vanddamp i vores egen atmosfære. Heldigvis, Hubble er oppe over atmosfæren og har nær-infrarød vision, der let kan se vand på fjerne verdener.

Hubble -teamet identificerede 1, 200 kandidater rødlige stjerner. De fandt ud af, at stjernerne delte sig i to forskellige populationer:dem med vand, og dem uden. De lyse med vand blev bekræftet at være svage røde dværge. Mængden af ​​svagere vandrige, frit svævende brune dværge og planeter i Orion-stjernetågen er alle nye opdagelser. Mange stjerner uden vand blev også opdaget, og disse er baggrundsstjerner i Mælkevejen. Deres lys blev rødt ved at passere gennem interstellært støv, og derfor ikke relevant for teamets undersøgelse.

Holdet ledte også efter svagere, binære ledsagere til disse 1, 200 rødlige stjerner. Fordi de er så tæt på deres primære stjerner, disse ledsagere er næsten umulige at opdage ved hjælp af standardobservationsmetoder. Men ved at bruge en unik, billedbehandlingsteknik med høj kontrast udviklet af Laurent Pueyo ved Space Telescope Science Institute, astronomer var i stand til at løse svage billeder af et stort antal kandidatkammerater.

Denne første analyse tillod ikke Hubble -astronomer at afgøre, om disse objekter kredser om den lysere stjerne, eller om deres nærhed i Hubble -billedet er et resultat af tilfældighedstilpasning. Som en konsekvens, de er klassificeret som kandidater for nu. Imidlertid, tilstedeværelsen af ​​vand i deres atmosfærer indikerer, at de fleste af dem ikke kan være forkert justerede stjerner i den galaktiske baggrund, og må derfor være brune dværge eller eksoplanet -ledsagere.

I alt, holdet fandt 17 kandidatbrune dværgkammerater til røde dværgstjerner, et brunt dværgpar, og en brun dværg med en planetarisk ledsager. Undersøgelsen identificerede også tre potentielle planetmasser:en forbundet med en rød dværg, en til en brun dværg, og en til en anden planet.

"Vi eksperimenterede med en metode, efterbehandling med høj kontrast, som astronomer har stolet på i årevis. Vi bruger det normalt til at lede efter meget svage planeter i nærheden af ​​nærliggende stjerner, ved omhyggeligt at observere dem en efter en, "sagde Pueyo." Denne gang, Vi besluttede at kombinere vores algoritmer med Hubbles ultra-stabilitet for at inspicere nærheden af ​​hundredvis af meget unge stjerner i hver eneste eksponering opnået ved Orion-undersøgelsen. Det viser sig, at selvom vi ikke når den dybeste følsomhed for en enkelt stjerne, den store mængde af vores prøve tillod os at få et hidtil uset statistisk øjebliksbillede af unge eksoplaneter og brune dværgkammerater i Orion. "

Ved at kombinere de to unikke teknikker, billeddannelse i vandfiltrene og billedbehandling med høj kontrast, undersøgelsen gav en uvildig stikprøve af nydannede lavmassekilder, både spredt i marken og ledsagere til andre lavmasseobjekter. "Vi kunne genbehandle hele Hubble -arkivet og prøve at finde juveler der, "Sagde Robberto.

Teamet præsenterer sine resultater torsdag d. 11. januar, på det 231. møde i American Astronomical Society i Washington, D.C.

At finde underskrifter af lavmassestjerner og deres ledsagere bliver meget mere effektivt med lanceringen af ​​NASAs infrarøde følsomme James Webb-rumteleskop i 2019.