Hubble odkrywa, że starzejące się brązowe karły stają się samotne

Do tanga trzeba dwojga, ale w przypadku brązowych karłów, które zostały kiedyś sparowane jako układy podwójne, związek ten nie trwa zbyt długo. Tak sugerują najnowsze badania przeprowadzone przy pomocy HST.

Brązowe karły to obiekty międzygwiazdowe większe od Jowisza, ale mniejsze od gwiazd o najniższej masie. Rodzą się jak gwiazdy – z obłoku gazu i pyłu, który zapada się – ale nie mają wystarczającej masy, aby utrzymać syntezę wodoru jak normalna gwiazda.

Astronomowie korzystający z Teleskopu Hubble'a potwierdzają, że towarzysze występują niezwykle rzadko wokół najzimniejszych brązowych karłów o najniższej masie. Teleskop Hubble'a jest w stanie wykryć układy podwójne tak blisko siebie, jak odległość między Słońcem a pasem planetoid. Jednakże w próbce w sąsiedztwie Słońca nie znaleziono żadnych podwójnych brązowych karłów. Sugeruje to, że podwójne brązowe karły są tak słabo powiązane grawitacyjnie, że oddalają się od siebie w ciągu kilkuset milionów lat pod wpływem przyciągania omijających je gwiazd.

W analogicznym badaniu przeprowadzonym kilka lat temu przez Clémence Fontanive, główną autorkę artykułu, Teleskop Hubble'a przyjrzał się niezwykle młodym brązowym karłom, z których niektóre miały towarzyszy. To potwierdziło, że mechanizmy gwiazdotwórcze mogą tworzyć układy podwójne wśród brązowych karłów o niskiej masie. Brak towarzyszy w przypadku starszych brązowych karłów sugeruje, że niektóre z nich mogły początkowo tworzyć układy podwójne, lecz z czasem się rozdzieliły.

Nowe odkrycia HST, opublikowane w The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dodatkowo potwierdzają teorię, że brązowe karły powstają w sposób podobny do gwiazd, poprzez grawitacyjne zapadanie się chmury molekularnego wodoru. Główna różnica polega na tym, że brązowe karły nie posiadają wystarczającej masy, by podtrzymać reakcje jądrowe wodoru niezbędne do generowania energii, w przeciwieństwie do gwiazd. Ponad połowa gwiazd w naszej Galaktyce ma towarzysza, który powstał w wyniku tych procesów tworzenia, przy czym masywne gwiazdy częściej występują w układach podwójnych. Clémence Fontanive powiedziała, że motywacją do przeprowadzenia tego badania było zbadanie występowania niskich mas wśród układów wielokrotnych gwiazd.

Nasze badanie z wykorzystaniem Teleskopu Hubble'a dostarcza bezpośrednich dowodów na to, że obserwowane przez nas młode układy podwójne prawdopodobnie nie przetrwają do późnego wieku i ulegną rozpadowi. Kiedy są młode, są częścią obłoku molekularnego, a w miarę starzenia się, obłok ten rozprasza się. W takiej sytuacji wszystko zaczyna się przemieszczać, a gwiazdy mijają się nawzajem. Ze względu na niską masę brązowych karłów, grawitacja utrzymująca szerokie pary układów podwójnych jest bardzo słaba, co sprawia, że mijające gwiazdy mogą łatwo je rozerwać – oświadczyła Fontanive.

Zespół wybrał próbkę brązowych karłów zidentyfikowanych wcześniej przez Wide-File Infrared Survey Explorer (WISE). Wybrano jedne z najzimniejszych i najmniej masywnych brązowych karłów w sąsiedztwie Słońca. Te stare brązowe karły są tak chłodne (w większości przypadków o kilkaset stopni cieplejsze niż Jowisz), że ich atmosfery zawierają parę wodną, która ulega kondensacji.

Aby znaleźć najchłodniejszych towarzyszy, zespół skorzystał z dwóch różnych filtrów bliskiej podczerwieni. Jeden z tych filtrów wykazuje, że zimne brązowe karły są jasne, podczas gdy drugi obejmuje określone długości fal, na których wydają się one bardzo słabe z powodu absorpcji wody w ich atmosferach.

To najbardziej przekonujący do tej pory dowód obserwacyjny na to, że pary brązowych karłów oddalają się od siebie w czasie – stwierdziła Fontanive. Bez ostrego wzroku i czułości Hubble'a nie bylibyśmy w stanie przeprowadzić tego rodzaju badań i potwierdzić wcześniejszych modeli.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

Źródło: NASA

Na ilustracji: Wizja artystyczna brązowego karła. Źródło: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)