Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie badał tajemnicze brązowe karły

Astronomowie mają nadzieję, że ogromne możliwości obserwacyjne JWST w zakresie podczerwieni pozwolą rozwiązać fundamentalną zagadkę ciemnych świateł na niebie. Brązowe karły zamazują wyraźną granice pomiędzy gwiazdami i planetami kwestionując nasza wiedzę o tych obiektach oraz teorie opisujące ich powstawanie.

Kilka zespołów badawczych będzie wykorzystywało Webba do badania tajemniczej natury brązowych karłów, poszukując w nich odpowiedzi zarówno z zakresu powstawania gwiazd, atmosfer egzoplanetarnych oraz mglistego terytorium pomiędzy tymi dwoma kategoriami, w którym to przebywają brązowe karły. Wcześniejsze badania za pomocą Hubble’a, Spitzera oraz obserwatorium ALMA wykazały, że brązowe karły mogą być nawet 70 razy masywniejsze od Jowisza, a mimo to nadal nie posiadać wystarczającej masy w swoich jądrach, aby spalać wodór i emitować promieniowanie jak gwiazdy. Choć o istnieniu brązowych teoretyzowało się od lat sześćdziesiątych, a ich istnienie potwierdzono w 1995 roku, to wciąż nie ma jednego przyjętego mechanizmu ich powstawania. Nie wiadomo czy powstają jak gwiazdy, w procesie kontrakcji gazu, czy też jak planety – poprzez akrecję materii w dyskach protoplanetarnych. Niektóre brązowe karły mają gwiezdnego towarzysza, a niektóre samotnie przemieszczają się w przestrzeni międzygwiezdnej.



 

Na Uniwersytecie w Montrealu, Etienne Artigau prowadzi zespół, który planuje wykorzystać Webba do badania konkretnego brązowego karła: SIMP0136.  To małomasywny, młody, samotny brązowy karzeł – jeden z najbliższych Słońcu – dzięki czemu jest idealnym kandydatem do badań ponieważ ma wiele cech planet, ale nie niknie w oślepiającym blasku swojej gwiazdy macierzystej jak egzoplanety. SIMP0136 już wcześniej był gorąco opisywany w prasie naukowej dzięki Artigau i jego zespołowi, bowiem to właśnie na nim odkryto dowody istnienia atmosfery wypełnionej chmurami. Wraz ze współpracownikami Artigau planuje teraz wykorzystać instrumenty JWST do zbadaniu składu chemicznego tych chmur.

„Bardzo ciężko wykonać precyzyjne pomiary spektroskopowe z Ziemi w zakresie podczerwonym z uwagi na zmienne pochłanianie tego światła przez naszą własną atmosferę. Dlatego te potrzebujemy do swoich badań obserwacji w podczerwieni wykonywanych w przestrzeni kosmicznej”.

Takie obserwacje mogą stanowić podłoże do dalszych, przyszłych badań egzoplanet za pomocą Jamesa Webba, włącznie z planetami, które mogą umożliwiać istnienie na nich życia. Instrumenty Webba pracujące w podczerwieni będą w stanie wykrywać typy związków, z których zbudowane są atmosfery egzoplanet.

„Brązowy karzeł SIMP0136 posiada taką samą temperaturę jak różne planety, które będą obserwowane za pomocą Webba poprzez badania widma gwiazd podczas tranzytu. Chmury zazwyczaj wpływają na tego typu pomiary, więc nasze obserwacje pozwolą nam lepiej zrozumieć wysokości, na których występują chmury w brązowych karłach i w atmosferach egoplanet”.

Poszukiwanie małomasywnych, izolowanych brązowych karłów było jednym z pierwszych celów naukowych dla teleskopu Webba już w latach dziewięćdziesiątych – mówi Aleks Scholz  University of St. Andrews.  Brązowe karły mają mniejszą masę niż gwiazdy, i nie „świecą” tak jak one, a jedynie emitują słabą poświatę będącą pozostałością po ich narodzinach, dlatego też najlepiej obserwować je w zakresie podczerwonym, do czego idealnym narzędziem będzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Scholz, który także prowadzi projekt SONYC (Substellar Objects in Nearby Young Clusters), będzie wykorzystywał instrument NIRISS zainstalowany na JWST do badania NGC 1333 w Perseuszu. NGC 1333 to gwiezdny żłobek charakteryzujący się dużą ilością brązowych karłów, wśród których znajdują się także obiekty o bardzo małej masie, czyli niewiele masywniejsze od Jowisza.

„W trakcie ponad 10 lat badań, nasz zespół odkrył, że bardzo trudno znaleźć brązowe karły o masie poniżej 5 mas Jowisza – czyli w zakresie w którym nachodzą na siebie procesy formowania gwiazd i planet. To doskonałe zadanie dla JWST” mówi Scholz. „Długo musieliśmy czekać na Webba, ale jesteśmy niezwykle podekscytowani, że będziemy mieli szansę wejść na nowy poziom i być może odkryć całkowicie nowy typ planet, swobodnie i samotnie przemierzających Galaktykę tak jak gwiazdy”.

Obydwa projekty kierowane przez Scholza i Artigau będą realizowane w ramach GTO, czasu obserwacyjnego na teleskopie przyznanego astronomom, którzy od lat pracowali nad przygotowaniem operacji naukowych przyszłego teleskopu.

Źródło: Goddard Space Flight Center

Komentarze wyłączone.