Καλλιτεχνική απεικόνιση του δυαδικού ζεύγους καφέ νάνου. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Ένα από τα πιο δύσκολα καθήκοντα για τους αστρονόμους είναι να καταλάβουμε πόσο μαζικά είναι μακρινά αντικείμενα. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble βοήθησε τους αστρονόμους να μετρήσουν τη μάζα ενός δυαδικού ζεύγους καφέ νάνων - αποτυχημένα αστέρια - καθώς περιστρέφονται μεταξύ τους. Ο ένας νάνος είναι 55 φορές η μάζα του Δία και ο άλλος είναι 35 φορές η μάζα. Ο καθένας θα πρέπει να είναι 80 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Δία, πριν να έχει αρκετή μάζα για να πυροδοτήσει μια αντίδραση σύντηξης.
Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι κατάφεραν να ζυγίσουν ένα δυαδικό ζεύγος καφέ νάνων και να μετρήσουν με ακρίβεια τις διαμέτρους τους. Αυτά τα είδη ακριβών μετρήσεων δεν είναι δυνατά όταν παρατηρείτε έναν καφέ νάνο.
Επειδή οι τροχιές τους είναι κεκλιμένες προς τη Γη, οι νάνοι περνούν το ένα μπροστά στο άλλο, δημιουργώντας εκλείψεις. Αυτό είναι το πρώτο δυαδικό καφέ έκλειψης νάνου που ανακαλύφθηκε ποτέ. Το ζευγάρι προσφέρει μια ασυνήθιστη ευκαιρία για τον ακριβή προσδιορισμό των μαζών και των διαμέτρων των νάνων, παρέχοντας κρίσιμες δοκιμές θεωρητικών μοντέλων.
Ένας καστανός νάνος είναι μια λίγο κατανοητή ενδιάμεση κατηγορία ουράνιου αντικειμένου που είναι πολύ μικρό για να αντέξει αντιδράσεις σύντηξης υδρογόνου, όπως αυτές που τροφοδοτούν τον Ήλιο μας. Ωστόσο, οι καφέ νάνοι είναι δεκάδες φορές πιο μαζικοί από τον μεγαλύτερο πλανήτη του Ηλιακού Συστήματος, τον Δία, και έτσι είναι πολύ μεγάλοι για να είναι ένας πλανήτης.
Η ανακάλυψη των ζευγαρωμένων καφέ νάνων και οι κρίσιμες μετρήσεις αναφέρονται σήμερα στο επιστημονικό περιοδικό Nature από μια ομάδα αστρονόμων: ο Jeff Valenti του Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI), ο Robert Mathieu του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν-Μάντισον και ο Keivan Stassun του Πανεπιστημίου Vanderbilt.
Ένας νάνος είναι 55 φορές η μάζα του Δία. το άλλο είναι 35 φορές πιο ισχυρό από το Δία (με περιθώριο σφάλματος 10 τοις εκατό). Για να χαρακτηριστεί ως ένα αστέρι και να κάψει υδρογόνο μέσω πυρηνικής σύντηξης, οι νάνοι θα πρέπει να είναι 80 φορές πιο μαζικοί από τον Δία. Συγκριτικά, ο Ήλιος είναι 1.000 φορές πιο ογκώδης από τον Δία.
Οι αστρονόμοι εκπλήσσονται όταν ανακαλύπτουν ότι ο πιο μαζικός καφέ νάνος είναι ο πιο δροσερός του ζευγαριού, σε αντίθεση με όλες τις προβλέψεις για τους καφέ νάνους της ίδιας εποχής. Είτε τα δύο δεν είναι της ίδιας ηλικίας και μπορεί να συλληφθούν σώματα, είτε τα θεωρητικά μοντέλα είναι λάθος, λένε οι ερευνητές.
Το ζευγάρι καφέ νάνος σε τροχιά μεταξύ τους τόσο κοντά που μοιάζουν με ένα αντικείμενο όταν το βλέπουν από τη Γη. Επειδή η τροχιά της πίστα είναι άκρη, τα δύο αντικείμενα περνούν περιοδικά μπροστά ή έκλειψη το ένα με το άλλο. Αυτές οι εκλείψεις προκαλούν τακτικές πτώσεις στη φωτεινότητα του συνδυασμένου φωτός που προέρχεται και από τα δύο αντικείμενα. Με τον ακριβή συγχρονισμό αυτών των αποκρυφώσεων οι αστρονόμοι μπόρεσαν να προσδιορίσουν τις τροχιές των δύο αντικειμένων. Με αυτές τις πληροφορίες, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα για να υπολογίσουν τη μάζα των δύο νάνων.
Επιπλέον, οι αστρονόμοι υπολόγισαν το μέγεθος των δύο νάνων μετρώντας τη διάρκεια των βυθίσεων στην καμπύλη φωτός τους. Επειδή είναι τόσο νέοι, οι νάνοι είναι εξαιρετικά μεγάλοι για τη μάζα τους: περίπου την ίδια διάμετρο με τον Ήλιο. Επειδή το ζευγάρι βρίσκεται στο Νεφέλωμα Orion, το οποίο είναι ένα κοντινό αστρικό φυτώριο με αστέρια ηλικίας κάτω των 10 εκατομμυρίων ετών.
Μια ανάλυση του φωτός που προέρχεται από το νάνο ζευγάρι δείχνει ότι οι νάνοι έχουν κοκκινωπό καστ. Τα τρέχοντα μοντέλα προβλέπουν επίσης ότι οι καφέ νάνοι πρέπει να έχουν «καιρό» - ζώνες σαν σύννεφο και σημεία παρόμοια με αυτά που είναι ορατά στον Δία και τον Κρόνο.
Μετρώντας τις διακυμάνσεις του φάσματος φωτός που προέρχονται από το ζεύγος, οι αστρονόμοι καθόρισαν επίσης τις επιφανειακές θερμοκρασίες των νάνων. Η θεωρία προβλέπει ότι το πιο μαζικό μέλος ενός ζεύγους καφέ νάνων θα πρέπει να έχει υψηλότερη θερμοκρασία επιφάνειας. Βρήκαν όμως το αντίθετο. Το βαρύτερο από τα δύο έχει θερμοκρασία 4.310 βαθμούς Φαρενάιτ (2.650 βαθμούς Κέλβιν) και τη μικρότερη, 4.562 βαθμούς Φ (2.790 βαθμούς Κ). Αυτά συγκρίνονται με την επιφανειακή θερμοκρασία του Ήλιου 9.980 βαθμούς F (5.800 βαθμοί K).
«Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι τα δύο αντικείμενα έχουν διαφορετική προέλευση και ηλικία», λέει ο Stassun. Εάν συμβαίνει αυτό, τότε υποστηρίζει ένα από τα αποτελέσματα των τελευταίων προσπαθειών για προσομοίωση της διαδικασίας σχηματισμού αστεριών. Αυτές οι προσομοιώσεις προβλέπουν ότι οι καφέ νάνοι δημιουργούνται τόσο κοντά μεταξύ τους ώστε είναι πιθανό να διαταράξουν το σχηματισμό του άλλου.
Οι νέες παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν τη θεωρητική πρόβλεψη ότι οι καφέ νάνοι ξεκινούν ως αντικείμενα μεγέθους αστεριού, αλλά συρρικνώνονται και δροσίζονται και γίνονται όλο και περισσότερο σε μέγεθος πλανήτη καθώς μεγαλώνουν. Πριν από τώρα, ο μόνος καστανός νάνος του οποίου η μάζα είχε μετρηθεί άμεσα ήταν πολύ παλαιότερος και πιο αμυδρό.
Πολλοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι καφέ νάνοι μπορεί να είναι το πιο κοινό προϊόν της διαδικασίας αστρικού σχηματισμού. Έτσι, οι πληροφορίες σχετικά με τους καφέ νάνους μπορούν να παρέχουν πολύτιμες νέες πληροφορίες σχετικά με τις δυναμικές διαδικασίες που παράγουν αστέρια από τις καταρρέουσες υδρομασάζ με διαστρική σκόνη και αέριο.
Επειδή οι παλιοί καφέ νάνοι είναι μικρότεροι και πιο σκοτεινοί από τα αληθινά αστέρια, μόνο τα τελευταία χρόνια οι βελτιώσεις στην τεχνολογία τηλεσκοπίου επέτρεψαν στους αστρονόμους να καταγράψουν εκατοντάδες εξασθενημένα αντικείμενα που πιστεύουν ότι μπορεί να είναι καφέ νάνοι. Αλλά για να διαλέξουν τους καφέ νάνους από άλλους τύπους αχνών αντικειμένων, χρειάζονται έναν τρόπο να εκτιμήσουν τις μάζες τους, επειδή η μάζα είναι πεπρωμένο για αστέρια και αντικείμενα που μοιάζουν με αστέρια.
Η ύπαρξη καφέ νάνων προτάθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1980, αλλά μόλις το 2000 εντοπίστηκε αναμφίβολα ένας καφέ νάνος. Ενώ οι καφέ νάνοι ήταν υποθετικά αντικείμενα, οι αστρονόμοι τα διαφοροποίησαν από τους πλανήτες με τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκαν. Οι καφέ νάνοι και τα αστέρια σχηματίζονται με τον ίδιο τρόπο, από ένα καταρρέον σύννεφο διαστρικής σκόνης και αερίου. Οι πλανήτες κατασκευάζονται από τους δίσκους σκόνης και αερίου που περιβάλλουν σχηματίζοντας αστέρια. Μόλις οι αστρονόμοι ανακάλυψαν τον πρώτο υποψήφιο καφέ νάνο, συνειδητοποίησαν ότι οι νάνοι είναι πολύ δύσκολο να διαφοροποιηθούν από τους πλανήτες, ειδικά όταν έχουν αστρικούς συντρόφους. Έτσι, μια αυξανόμενη ομάδα αστρονόμων ευνοεί τον ορισμό καφέ νάνων ως αντικειμένων 13 έως 80 φορές πιο ογκώδη από τον Δία.
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν τις παρατηρήσεις με δύο σύνολα τηλεσκοπίων που βρίσκονται στις Χιλιανές Άνδεις, περίπου 100 μίλια βόρεια του Σαντιάγο: το Σύστημα Τηλεσκοπίου Μικρών και Μέτριων Ανοιγμάτων (SMARTS), το οποίο διαχειρίζεται μια κοινοπραξία συμπεριλαμβανομένου του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου και του Πανεπιστημίου Vanderbilt και το Διεθνές Παρατηρητήριο Δίδυμων, το οποίο λειτουργεί από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Hubble
