Samotny obiekt o masie planety odkryty w rodzinie gwiazd

Obiekt oznaczony jako WISEA J114724.10-204021.3 najprawdopodobniej jest wyjątkowo małomasywnym "brązowym karłem". Astronomowie analizując dane z przeglądów WISE oraz 2MASS odkryli go w młodej, mającej zaledwie 10 milionów lat grupie gwiazd TW Hydrae
Obiekt oznaczony jako WISEA J114724.10-204021.3 najprawdopodobniej jest wyjątkowo małomasywnym „brązowym karłem”. Astronomowie analizując dane z przeglądów WISE oraz 2MASS odkryli go w młodej, mającej zaledwie 10 milionów lat grupie gwiazd TW Hydrae

W 2011 roku astronomowie ogłosili, że nasza galaktyka może wręcz tętnić od swobodnych planet poruszających się bez gwiazdy macierzystej w przestrzeni międzygwiezdnej. De facto, takie samotne planety, które bezszelestnie skrywają się w ciemnościach przestrzeni kosmicznej bez żadnych towarzyszących im planet czy gwiazd macierzystych, mogą pod względem liczebności przewyższać nawet liczbę gwiazd w Drodze Mlecznej. To zaskakujące odkrycie każe zadać pytanie: skąd one się tam wzięły? Czy są to planety wyrzucone z układów planetarnych, czy może są to mało-masywne gwiazdy, znane jako brązowe karły, które powstały w przestrzeni kosmicznej w taki sam sposób jak gwiazdy?

Nowe badania wykorzystujące dane z przeglądów nieba WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) oraz 2MASS (Two Micron All Sky Survey) przynoszą nowe wskazówki, które mogą pomóc nam rozwiązać tę zagadkę o galaktycznych proporcjach. Naukowcy zidentyfikowali nowy swobodny obiekt o masie planety wewnątrz bardzo młodej rodziny gwiazd zwanej TW Hydrae. Nowoodkryty obiekt, oznaczony WISEA J114724.10-204021.3 (w skrócie WISEA 1147) charakteryzuje się masą między 5 a 10 masami Jowisza.

WISEA 1147 to jeden z kilku swobodnych obiektów, o których astronomowie myślą, jako o obiektach, które powstały jak brązowe karły, a nie jak planety.  Z uwagi na fakt, że obiekt należy do rodziny bardzo młodych gwiazd TW Hydrae – astronomowie uważają, że także i ten obiekt jest bardzo młody — jego wiek szacuje się na zaledwie 10 milionów lat. Ponieważ planety  potrzebują co najmniej 10 milionów lat na uformowania, i prawdopodobnie znacznie więcej, aby wylecieć z układu planetarnego, naukowcy skłaniają się ku teorii, że WISEA 1147 to brązowy karzeł. Brązowe karły powstają jak gwiazdy, lecz mają zbyt małą masę, aby w ich jądrach rozpoczęły się reakcje jądrowe.

„Stale monitorując ten obiekt, być może uda nam się prześledzić historię WISEA 1147, przez co moglibyśmy stwierdzić czy powstała w odosobnieniu czy też nie,”  mówi Adam Schneider z University of Toledo w Ohio, główny autor nowego badania zaakceptowanego do publikacji w periodyku Astrophysical Journal.

Mapa nieba wykonana na podstawie danych z przeglądu WISE przedstawia lokalizację grupy gwiazd TW Hydrae, która znajduje się około 175 lat świetlnych od Ziemi. Gwiazdy tworzące grupę powstały prawdopodobnie zaledwie 10 milionów lat temu. Źródło: NASA/JPL-Caltech
Mapa nieba wykonana na podstawie danych z przeglądu WISE przedstawia lokalizację grupy gwiazd TW Hydrae, która znajduje się około 175 lat świetlnych od Ziemi.
Gwiazdy tworzące grupę powstały prawdopodobnie zaledwie 10 milionów lat temu.
Źródło: NASA/JPL-Caltech

Pośród miliardów swobodnych planet, które mogą przemierzać naszą galaktykę, niektóre mogą być bardzo mało-masywnymi brązowymi karłami, a inne mogą być faktycznymi planetami wyrzuconymi z młodych układów planetarnych. Jak na razie, nie wiemy jaki jest stosunek ilościowy między tymi dwoma grupami. Prześledzenie pochodzenia swobodnych globów oraz określenie czy są one planetami czy brązowymi karłami to trudne zadanie właśnie dlatego, że te obiekty są tak bardzo osamotnione.

„Jesteśmy dopiero na początku drogi – staramy się określić naturę swobodnej populacji i stosunek liczby planet do brązowych karłów,” mówi współautor artykułu Davy Kirkpatrick z NASA Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) na California Institute of Technology w Pasadenie.

Astronomowie odkryli WISEA 1147 przeczesując zdjęcia całego nieba wykonane przez WISE w 2010 roku oraz 2MASS niemal dziesięć lat wcześniej. Poszukiwali bliskich nam młodych brązowych karłów. Jednym ze sposobów na stwierdzenie, że coś znajduje się stosunkowo blisko jest sprawdzanie czy przesunięcie na tle innych gwiazd jest znaczące w pewnym okresie czasu. Im bliżej nas obiekt się znajduje, tym bardziej będzie się przesuwał z naszego punktu widzenia na tle innych, bardziej odległych od nas obiektów. Analizując dane wykonane w odstępie 10 lat, bliskie nam obiekty od razu stają się widoczne.

Poszukiwanie mało-masywnych obiektów i brązowych karłów dobrze pasuje do przeglądów WISE oraz 2MASS, w ramach których rejestrowano właśnie promieniowanie podczerwone. Brązowe karły nie są jasnymi obiektami w zakresie widzialnym, ale najlepiej są widoczne właśnie w zakresie podczerwonym.

Brązowy karzeł WISEA 1147 wyraźnie na czerwono świecił na zdjęciach wykonanych w ramach przeglądu nieba 2MASS, co oznacza, że wokół niego znajduje się dużo pyłu, i że jest to młody obiekt.

„Jego cechy wręcz krzyczały do nas „Jestem młodym brązowym karłem”,”  mówi Schneider.

Po dokładniejszej analizie astronomom udało się ustalić, że obiekt ten należy do grupy gwiazd TW Hydrae znajdującej się około 150 lat od Ziemi. Gwiazdy w tej gromadzie mają dopiero 10 milionów lat. Dlatego też WISEA 1147 o masie od pięciu do dziesięciu mas Jowisza, jest jednym z najmłodszych i najmniej masywnych brązowych karłów, jakie udało się zaobserwować.

Co ciekawe, drugi, bardzo podobny mało-masywny członek grupy TW Hydrae został ogłoszony zaledwie kilka dni później (2MASS 1119-11) przez inną grupę naukowców pracującą pod kierownictwem Kendry Kellogg z Western University of Ontario w Kanadzie.

Źródło: NASA