Borgerforskere bidrager til 3-D-kort over kosmisk kvarter

Forskere benyttede sig af det verdensomspændende netværk af frivillige ved at bruge Backyard Worlds:Planet 9 til at kortlægge snesevis af nye brune dværge, eller boldgas ikke tung nok til at være stjerner.

Er vores solsystem placeret i et typisk Mælkevejskvarter? Forskere er kommet tættere på at besvare dette spørgsmål, takket være det NASA-finansierede Backyard Worlds:Planet 9-projekt, et borgervidenskabeligt samarbejde mellem professionelle videnskabsfolk og borgere.

Forskere benyttede sig af det verdensomspændende netværk af 150, 000 frivillige bruger Backyard Worlds:Planet 9 til at finde nye eksempler på brune dværge. Disse objekter er kugler af gas, der ikke er tunge nok til at være stjerner, da de ikke kan drive sig selv gennem atomfusion, som stjerner gør. Og mens "brun" er i navnet, de ville se magenta eller orangerøde ud, hvis en person kunne se dem tæt på. Ved at lave et komplet kort over disse objekter, forskere kunne finde ud af, om forskellige slags brune dværge er jævnt fordelt i vores solsystems nabolag.

Teleskoper kan opdage brune dværge, fordi de udsender varme, i form af infrarødt lys, tilbage fra deres dannelse. Infrarødt lys er usynligt for menneskelige øjne, men det kan afsløre spændende detaljer om brune dværge og andre genstande i hele universet.

Resultatet af den nye borgervidenskabelige indsats er det mest komplette kort til dato over L, T- og Y-dværge i nærheden af ​​solsystemet. Disse brune dværgvarianter kan have temperaturer på op til tusindvis af grader Fahrenheit, men Y-dværgene, hvilke er de fedeste, kan have temperaturer under frysepunktet og skyer lavet af vand.

Selvfølgelig, en astronoms idé om et kvarter er anderledes i rummet end på Jorden. Kortet omfatter en radius på 65 lysår, eller omkring 400 billioner miles, med "nære naboer", der bor i rummet inden for omkring 35 lysår, eller 200 billioner miles.

Siden 2017, borgerforskere har ledt efter brune dværgkandidater som en del af Backyard Worlds, ved hjælp af data fra NASA's Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) satellit sammen med observationer fra hele himlen indsamlet mellem 2010 og 2011 under dens tidligere betegnelse, KLOG. Backyard Worlds-holdet samarbejdede også med Caltechs Summer Research Connection-program for at involvere gymnasieelever i at finde brune dværge. Både verdensomspændende frivillige og gymnasieelever i Pasadena, Californien, område er opført som medforfattere til undersøgelsen, som blev præsenteret på det 237. møde i American Astronomical Society.

Mens brune dværge er millioner til milliarder af år gamle, dette hold af professionelle og borgerforskere havde en meget kortere frist til at finde dem. De vidste, at NASAs Spitzer Space Telescope var det eneste fungerende observatorium, der kunne bekræfte afstandene og positionerne for de brune dværge, de var interesserede i, og Spitzer skulle gå på pension i januar 2020. Det var et hektisk jag at finde så mange brune dværge, som de kunne, så Spitzer kunne afsløre deres placering mere præcist.

Heldigvis, borgerforskere hjalp med at redde dagen:De opdagede snesevis af nye brune dværge.

"Uden borgerforskerne, vi kunne ikke have lavet en så komplet prøve på så kort tid, " sagde J. Davy Kirkpatrick, videnskabsmand ved Caltech/IPAC i Pasadena og hovedforfatter af undersøgelsen. "At have magten fra tusindvis af spørgende øjne på dataene gjorde det muligt for os at finde brune dværgkandidater meget hurtigere."

Professionelle astronomer brugte derefter Spitzer til at observere 361 lokale brune dværge af type L, T, og Y, og kombinerede dem med tidligere opdagelser for at lave et 3-D kort over 525 brune dværge. Udover de borgervidenskabelige opdagelser, forskere brugte CatWise, et NASA-finansieret katalog over objekter fra WISE og NEOWISE, at fuldføre deres folketælling.

Og der er en overraskelse:En af vores solsystems naboer - galaksens koldeste kendte Y-dværg, med temperaturer sandsynligvis under frysepunktet - repræsenterer en sjælden beboer i det kosmiske kvarter. Astronomer ville have forventet at finde meget flere af dem i nærheden. Men det kan skyldes, at de nuværende teleskoper ikke er følsomme nok til at finde dem, da disse genstande er så svage.

Som tidligere forskning har fundet, af de syv objekter nærmest vores solsystem, tre er sjældne typer brune dværge. Resten er normale stjerner:røde dværge Proxima Centauri og Barnard's Star, og sollignende stjerner Alpha Centauri A og B.

"Hvis du skulle placere Solen et tilfældigt sted på vores 3-D-kort, og du skulle spørge, "Typisk, hvordan ser dens naboer ud?" Vi opdager, at de ville se meget anderledes ud, end vores faktiske naboer er, " sagde Aaron Meisner, assisterende videnskabsmand ved National Science Foundations NOIRLab og medforfatter af undersøgelsen.

Så, er Solen i et usædvanligt forskelligartet kosmisk kvarter, eller er det bare, at nærliggende Y-dværge er nemmest at få øje på? Astronomer bliver nødt til at undersøge nærmere for at finde ud af det.

Nogle af disse L, T, og Y-dværge har masser og temperaturer, der ligner exoplaneter - planeter uden for vores solsystem. At få detaljer om fjerne planeter kan være udfordrende, fordi hvis de kredser om andre stjerner, stjernelys er meget lysere end planeten. Da brune dværge i denne undersøgelse ikke kredser om stjerner, et teleskop behøver ikke at trække stjernelys fra for at se på dem. Dette gør brune dværge til en ny slags laboratorium til at forstå exoplaneter.

Forskere vil lære endnu mere om brune dværge med NASAs kommende James Webb-rumteleskop, som vil undersøge disse mystiske objekter i detaljer i infrarødt lys. NASAs kommende SPHEREx-mission, som vil være en infrarød undersøgelse fra himmelen, giver også nye muligheder for at karakterisere flere brune dværge.

Backyard Worlds:Planet 9-projektet er i gang og er åbent for alle verden over, der ønsker at deltage i søgen efter at finde flere mystiske objekter i rumfartøjsdata. Ud over i alt omkring 3, 000 brune dværge, frivillige har hjulpet med at finde de ældste, koldeste hvide dværg omgivet af en skive af affald.

"Jeg nyder dette projekt, fordi de objekter, vi sender til forskerne, kan blive observeret med et stort teleskop, " sagde Melina Thévenot, en borgerforsker i Tyskland, der er opført som medforfatter til det nye studie. "Jeg tror, ​​at vi frivillige virkelig kan se frugterne af vores indsats med dette projekt og publikationerne fra videnskabsholdet."