Przejdź do treści

Naukowcy amatorzy odkryli dziesiątki nowych kosmicznych sąsiadów w danych z NASA

Mała biała kula przedstawia białego karła a obiekt na pierwszym planie to nowo odkryty jego towarzysz - brązowy karzeł.

Korzystając z oprogramowania zaprojektowanego przez NASA naukowcy amatorzy pomogli zidentyfikować zbiór brązowych karłów – czasami nazywanych nieudanymi gwiazdami – czających się w naszym kosmicznym sąsiedztwie.

Nie spotkaliśmy do tej pory niektórych z najbliższych sąsiadów Słońca. W nowym badaniu astronomowie donoszą o odkryciu 95 obiektów znanych jako brązowe karły, z których wiele znajduje się w odległości kilkudziesięciu lat świetlnych od Słońca. Leżą daleko poza Układem Słonecznym, więc nie otrzymują ciepła od Słońca, ale nadal „zamieszkują” region, który astronomowie uważają za nasze kosmiczne sąsiedztwo. Ta kolekcja przedstawia jedne z najzimniejszych znanych przykładów tych obiektów, które mają rozmiary między planetami i gwiazdami.

Członkowie społeczności amatorskiej pomogli w tych odkryciach, korzystając z Backyard Worlds: Planet 9, projektu naukowców amatorów finansowanego przez NASA, który jest wynikiem współpracy wolontariuszy i zawodowych naukowców. Backyard Worlds obejmuje dane z satelity NEOWISE wraz z obserwacjami całego nieba zebranymi w latach 2010-2011 pod jego poprzednią nazwą WISE. W analizie uwzględniono również dane z emerytowanego teleskopu Spitzer oraz obiektów NOIRLab.

„Ogromne, współczesne zbiory danych mogą odblokować przełomowe odkrycia i ekscytujące jest to, że jako pierwsi mogli je dostrzec naukowcy amatorzy. Te odkrycia Backyard Worlds pokazują, że członkowie tej społeczności mogą odegrać ważną rolę w przekształceniu naukowego rozumienia sąsiedztwa naszego Słońca” – powiedział Aaron Meisner, asystent naukowca w laboratorium NSF NOIRLab i główny autor badania opisującego brązowe karły.

Dlaczego brązowe karły są tak ważne
Brązowe karły nie są wystarczająco masywne, aby spalać paliwo w swoich jadrach, tak jak gwiazdy, ale wciąż są wielokrotnie cięższe od planet. Pomimo swojej nazwy brązowe karły faktycznie wydają się być purpurowe lub pomarańczowoczerwone dla ludzkiego oka, gdyby oglądać je z bliska. Podczas gdy brązowe karły mogą być bardzo gorące – nawet tysiące stopni Celsjusza – wiele z nowo odkrytych jest zimniejszych niż temperatura wrzenia wody. Niektóre nawet zbliżają się do temperatury Ziemi i są wystarczająco chłodne, aby gromadzić wodne chmury.

Brązowe karły o niskich temperaturach mają również małą średnicę i dlatego są słabo widoczne w świetle widzialnym. Mimo to wydzielają ciepło w postaci światła podczerwonego, które jest niewidoczne dla ludzkiego oka, ale wykrywalne przez teleskopy, takie jak NEOWISE i Spitzer. W przypadku zimnych brązowych karłów, takich jak te w tym badaniu, sygnał w podczerwieni jest również słaby, więc im bliżej naszego Układu Słonecznego się znajdują tym są łatwiejsze do znalezienia.

Odkrywanie i charakteryzowanie obiektów astronomicznych w pobliżu Słońca ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia naszego miejsca we Wszechświecie i jego historii. Dzięki swoim stosunkowo niskim temperaturom te nowo odkryte brązowe karły stanowią od dawna poszukiwane brakujące ogniwo w populacji brązowych karłów.

W 2014 roku naukowcy, korzystając z danych z misji WISE, odkryli najzimniejszego znanego brązowego karła, zwanego WISE 0855. Jego temperatura wynosi minus 23oC. Żaden inny brązowy karzeł nie zbliżył się do tak niskiej temperatury. Niektórzy badacze zastanawiali się, czy 0855 nie jest w rzeczywistości zbuntowaną egzoplanetą – planetą, która powstała w układzie gwiezdnym, ale została wyrzucona ze swojej orbity. Ten nowy zestaw brązowych karłów, wraz z niedawno odkrytymi przy użyciu NEOWISE i Spitzera, stawia 0855 w kontekście.

Ponieważ te same procesy fizyczne mogą tworzyć zarówno planety jak i brązowe karły, nowe odkrycia dają perspektywy badań światów poza naszym Układem Słonecznym.

To badanie jest dowodem na to, że słoneczne sąsiedztwo jest wciąż niezbadanym terytorium, a naukowcy amatorzy są doskonałymi astronomicznymi kartografami. Mapowanie najzimniejszych brązowych karłów do najniższych mas daje nam kluczowe spojrzenie w proces formowania się gwiazd o niskiej masie, dostarczając jednocześnie listę celów do szczegółowych badań odpowiedników Jowisza.

Jak współpracowali zawodowi astronomowie z naukowcami amatorami
Aby pomóc w znalezieniu najzimniejszych, najbliższych sąsiadów naszego Słońca, zawodowi astronomowie z projektu Backyard Worlds zwrócili się do ogólnoświatowej sieci ponad 100 000 naukowców amatorów. Wolontariusze pilnie badali biliony pikseli obrazów z teleskopu, aby zidentyfikować subtelne ruchy brązowych karłów. Pomimo możliwości uczenia maszynowego i superkomputerów, nic nie zastąpi ludzkiego oka, jeżeli chodzi o przeglądanie obrazów z teleskopu pod kątem poruszających się obiektów. W przypadku tej nowej grupy brązowych karłów, 20 naukowców amatorów z 10 różnych krajów jest wymienionych jako współautorzy badania.

Wolontariusze Backyard Worlds badają przede wszystkim mapy nieba utworzone na podstawie obserwacji WISE i NEOWISE. Następnie uczestnicy przeszukują dodatkowe zbiory danych archiwalnych, takie jak te z 4-metrowego teleskopu Nicholas U. Mayall w Krajowym Obserwatorium Kitt Peak i 4-metrowego Teleskopu Víctora M. Blanco w Cerro Tololo Inter-American Observatory, programy NSF NOIRLab. Spitzer, który przeszedł na emeryturę w styczniu 2020 roku, dostarczył kluczowych szacunków dotyczących temperatury brązowego karła. Wyniki zostaną opublikowane w The Astrophysical Journal.

Wolontariusze Backyard Worlds odkryli już ponad 1500 zimnych światów w pobliżu Słońca. Nowe odkrycie 95 brązowych karłów jest największą opublikowaną próbką tych obiektów, jaką kiedykolwiek odkryto w ramach amatorskiego projektu naukowego.

Podejście projektu Backyard Worlds – poszukiwanie rzadkich obiektów w dużych zbiorach danych – jest również jednym z celów Obserwatorium Very C. Rubin, które jest obecnie budowane na Cerro Pachón na pustyni Atacama w Chile. Obserwatorium Rubin będzie wykonywać zdjęcia całego południowego nieba co trzy noce przez 10 lat, dostarczając ogromnej ilości danych, które dostarczą nowych sposobów prowadzenia badań astrofizycznych.

Nowe odkrycia Backyard Worlds podkreślają również pionierskie dziedzictwo Spitzera polegające na ujawnieniu najzimniejszych sąsiadów Słońca. Przyszły Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba również będzie potężnym narzędziem do badania brązowych karłów, aby uzyskać więcej informacji na temat tych tajemniczych obiektów i tego, co mogą one ujawnić na temat formowania się planet i ich atmosfer.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Citizen Scientists Discover Dozens of New Cosmic Neighbors in NASA Data

Źródło: JPL

Na ilustracji: Mała biała kula przedstawia białego karła a obiekt na pierwszym planie to nowo odkryty jego towarzysz - brązowy karzeł, zauważony przez naukowców amatorów. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld/Podziękowania: William Pendrill