Przejdź do treści

Tranzytujące brązowe karły wykryte z pomocą TESS

Wizja artystyczna brązowego karła

Brązowe karły to obiekty o masach od 13 do 80 mas Jowisza jednak ich promień jest zbliżony do promienia naszego gazowego olbrzyma (0,7-1,4 promienia). Dolna granica masy oddziela je od planet; w przeciwieństwie do planet, jądra brązowych karłów są wystarczająco masywne, aby spalić deuter. Z drugiej strony, jeżeli staną się zbyt masywne (80 mas Jowisza), wówczas ich jądra zaczynają spalać wodór i stają się gwiazdami ciągu głównego.

Podobnie jak planeta, brązowy karzeł przechodząc przed swoją gwiazdą macierzystą, powoduje spadek jasności jej blasku. Pozwala to astronomom wykrywać brązowe karły przy pomocy teleskopów kosmicznych, takich jak np. TESS.

Ponieważ mają promień zbliżony do jowiszowego i większą masę, tranzyty brązowych karłów powinny być tak łatwe do wykrycia, jak tranzyty planet olbrzymów – ale znamy tylko 23 tranzytujące brązowe karły. Ten brak znany jest jako „pustynia brązowych karłów”. Odpowiedź na ten problem może leżeć w mechanizmie formowania się – czy formują się jak gwiazdy czy jak planety. Dokładne parametry pomiarów masy, promienia i orbity są niezbędne, aby zrozumieć powstawanie i ewolucję brązowych karłów.

W swoim badaniu naukowcy donoszą o odkryciu dwóch nowych tranzytów brązowych karłów, którym wykonano wiarygodnie dokładne pomiary masy, promienia i wieku obiektów. Mając wiek ponad 3 mld lat, są najstarszymi tranzytującymi brązowymi karłami z dobrze określonymi pomiarami. Obiekty otrzymały nazwy TOI-569 i TOI-1406.

Ponieważ głębokość tranzytu zależy od stosunku promienia brązowego karła do jego gwiazdy macierzystej, autorzy są w stanie zmierzyć promień brązowych karłów na podstawie krzywych zmian blasku. Jednak obiekty w zakresie mas mogą mieć ten sam promień, dlatego potrzebne są dodatkowe pomiary prędkości radialnych w celu zmierzenia masy i sprawdzenia, czy obiekt tranzytujący jest w rzeczywistości brązowym karłem.

Aby uzyskać wiarygodne pomiary masy i promieni brązowych karłów, naukowcy jednocześnie dopasowali krzywe blasku i prędkości radialnych. Pomiary masy i promienia pokazują, że TOI-569b ma masę 64,1 mas Jowisza i promień 0,75 jowiszowego a TOI-1406b odpowiednio 46 mas Jowisza i 0,86 promienia.

Naukowcy zakładają, że brązowe karły mają wiek taki sam, jak ich gwiazdy macierzyste i wynoszą: 4,7 mld lat dla TOI-569b i 3,2 mld lat dla TOI-1406b.

Jednym ze sposobów przetestowania modeli ewolucyjnych brązowych karłów jest użycie diagramu masa-promień. W przeciwieństwie do gwiazdy, jądro stopionego deuteru brązowego karła nie wytwarza wystarczającej ilości energii do walki z zapadaniem grawitacyjnym, powodując zmniejszenie promienia karła w miarę jego starzenia się. Oznacza to, że brązowy karzeł w pewnym wieku ma oczekiwane położenie na diagramie masa-promień.

TESS do tej pory pozwoliła na odkrycie czterech nowych tranzytujących brązowych karłów i może znaleźć ich jeszcze więcej w przyszłości. Jednak potrzeba jeszcze wielu odkryć, aby w pełni zrozumieć powstawanie i ewolucję brązowych karłów.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Transiting Brown Dwarfs from TESS

Two intermediate-mass transiting brown dwarfs from the TESS mission

Źródło: AAS

Na ilustracji: Wizja artystyczna brązowego karła. Źródło: NASA/JPL-Caltech