Młody analog Jowisza odkryty w sąsiedztwie Słońca

Zespół astronomów z Carnegie oraz University of Western Ontario odkrył jeden z najmłodszych i najjaśniejszych swobodnych obiektów planetarnych stosunkowo blisko Słońca. Artykuł opisujący o tym odkryciu zostanie opublikowany w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Obiekt zidentyfikowany pod nazwą 2MASS J1119-1137 o masie między 4 a 8 masami Jowisza (czyli między dużą planetą a małym brązowym karłem) to praktycznie dziecko w skali galaktycznej, bowiem jego wiek szacuje się na zaledwie 10 milionów lat. 2MASS J1119-1137 został zidentyfikowany w danych z przeglądu WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) i innych naziemnych teleskopów na podstawie unikalnej sygnatury widoczne w połączeniu zdjęć wykonanych w zakresie optycznym jak i podczerwonym.

„Udało nam się zidentyfikować 2MASS J1119-1137 w oparciu o jego wysoce nietypową sygnaturę” mówi główny autor badań Kendra Kellogg, studentka na University of Western Ontario. „Obiekt ten emituje dużo więcej promieniowania w zakresie podczerwieni, niż się tego spodziewamy w przypadku obiektów, które mają dłuższą historię i już zdążyły się ochłodzić.”

Według Jacqueline Faherty, badaczki z Carnegie, w przypadku identyfikowania obiektów tego typu wyzwaniem jest odróżnienie ich od wielu innych obiektów.

„Dużo częściej odległe, stare i czerwone gwiazdy znajdujące się w odległych zakątkach naszej galaktyki charakteryzują się wyglądem podobnym do pobliskich obiektów planetarnych,” mówi Faherty. „Gdy  światło z odległych gwiazd przemierza potężne odległości przez pył znajdujący się w naszej galaktyce zanim dotrze do naszych teleskopów, ulega poczerwienieniu, przez co wygląda często jak bliski, młody obiekt planetarny.”

Wiedząc o takiej możliwości pomyłki, zespół badawczy natychmiast sprawdził swoje odkrycie za pomocą spektrografu FLAMINGOS-2 zainstalowanego na teleskopie Gemini South w Chile.

„Szybko potwierdziliśmy, że 2MASS J1119-1137 to w rzeczywistości młody obiekt o niskiej masie, znajdujący się stosunkowo blisko Słońca, a z pewnością nie jest to odległa poczerwieniona gwiazda,” mówi Stanimir Metchev.

2MASS J1119-1137 należy do najmłodszej grupy gwiazd w sąsiedztwie Słońca, znanej jako TW Hydrae, w której znajduje się kilkadziesiąt gwiazd w wieku ok. 10 mln lat. Cała grupa razem przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej. Źródło: David Rodriguez
2MASS J1119-1137 należy do najmłodszej grupy gwiazd w sąsiedztwie Słońca, znanej jako TW Hydrae, w której znajduje się kilkadziesiąt gwiazd w wieku ok. 10 mln lat. Cała grupa razem przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej. Źródło: David Rodriguez

Następnie zespół zabrał się do precyzyjnego określania wieku tego obiektu.

„Nasze obserwacje za pomocą Gemini wskazały jedynie, że obiekt jest młodszy niż 200 milionów lat. Jeżeli byłby jednak dużo młodszy, mogłaby to być swobodna planeta – analog naszego Jowisza, jednak bez gwiazdy macierzystej,” mówi Metchev.

Ostatnim elementem układanki, za który odpowiadał Jonathan Gagne (Carnegie), było wykorzystanie jednego z najwydajniejszych instrumentów do spektroskopii w podczerwieni – spektrografu FIRE zainstalowanego na 6.5-metrowym teleskopie Baade w Chile.

FIRE pozwolił na zmierzenie prędkości radialnej 2MASS J1119-1137 poprzez pomiar przesunięcia dopplerowskiego emitowanego światła. Połączenie tego pomiaru z ruchem na niebie tego obiektu, umożliwiło zespołowi potwierdzenie, że należy on do najmłodszej grupy gwiazd w słonecznym sąsiedztwie. Owa grupa zawiera kilkadziesiąt gwiazd w wieku 10 milionów lat i razem przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej – to tzw. TW Hydrae.

„Potwierdzenie, że 2MASS J1119-1137 należy do grupy TW Hydrae, a zatem ma zaledwie 10 milionów lat, doprowadziło nas do ekscytującej informacji,” mówi Gagne.

Ze względu na niewielką odległość – 95 lat świetlnych, 2MASS J1119-1137 niemalże osiągnął tytuł najjaśniejszej planety swobodnej. Tytuł ten należy do obiektu znanego jako PSO J318.5?22, odkrytego trzy lata temu. Niemniej jednak w wieku 23 milionów lat, PSO J318.5?22 jest dwa razy starszy od 2MASS J1119-1137, a zatem jest dużo masywniejszy.

„Odkrywanie planet swobodnych takich jak 2MASS J1119-1137 oraz PSO J318.5?22 to doskonała okazja do badania olbrzymich planet spoza Układu Słonecznego,” podsumowuje Kellogg, który zaznacza, że planety swobodne to obiekty „dużo łatwiejsze do badania niż planety krążące wokół innych gwiazd.” Obiekty takie jak 2MASS J1119-1137 samotnie przemierzają przestrzeń kosmiczną, a w ich obserwacji nie przeszkadza jasność gwiazdy macierzystej znajdującej się w pobliżu.

Źródło: Carnegie Institution for Science