Hubble odkrywa obiekty podgwiezdne w Mgławicy Oriona

W niespotykanym głębokim przeglądzie małych, słabo świecących obiektów w Mgławicy Oriona,astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a odkryli największą znaną populację brązowych karłów rozrzuconą między nowo powstałymi gwiazdami. Analizując otoczenie badanych gwiazd, badacze odkryli nie tylko bardzo mało masywne brązowe karły,ale także trzy olbrzymie planety. Udało się nawet ukryć podwójną planetę – układ, w którym dwie planety krążą wokół wspólnego środka masy pod nieobecność gwiazdy macierzystej.

Brązowe karły stanowią osobliwą klasę ciał niebieskich o masie na tyle niskiej, że w ich jądrach nigdy nie powstały warunki do utrzymywania procesów fuzji jądrowej napędzające gwiazdy. Zamiast tego temperatura i jasność brązowych karłów spadają wraz z wiekiem. Pomimo niskiej masy, brązowe karły dostarczają ważnych wskazówek co do procesów formowania gwiazd i planet i mogą być jednymi z najpowszechniejszymi obiektami w Drodze Mlecznej.

 

Znajdująca się 1350 lat świetlnych od nas Mgławica Oriona to stosunkowo bliskie laboratorium do badania procesów powstawania gwiazd różnego rodzaju – od potężnych masywnych gwiezdnych olbrzymów po drobne czerwone karły i trudne do zaobserwowania brązowe karły.

Powyższe zdjęcie stanowi element prowadzonego za pomocą Hubble’a przeglądu małomasywnych gwiazd, brązowych karłów i planet w Mgławicy Oriona. Każde oznaczenie identyfikuję parę obiektów,, które widoczne są w centrum symbolu jako pojedynczy punkt świetlny. Szczególne techniki obróbki zdjęć wykorzystano do rozdzielenia promieniowania gwiazd na pary obiektów. Grubszy okrąg wewnętrzny oznacza obiekt główny, a cieńszy pierścień zewnętrzny oznacza jego towarzysza. Okręgi oznaczono kolarami: czerwony – planeta, pomarańczowy – brązowy karzeł, żółty – gwiazda. W górnym lewym rogu kadru znajduje się układ planeta-planeta pozbawiony gwiazdy macierzystej. W centrum prawej strony znajduje się natomiast para brązowych karłów. Przedstawiony fragment Mgławicy Oriona ma rozmiary cztery na trzy lata świetlne.
Źródło: NASA, ESA oraz G. Strampelli (STScI)

 

Wykonanie przeglądu możliwe było dzięki wyjątkowej rozdzielczości i czułości Hubble’a w zakresie podczerwieni.

Ponieważ brązowe karły są chłodniejsze od gwiazd, astronomowie wykorzystali Hubble’a do zidentyfikowania  ich na podstawie obecności wody w ich atmosferach. Są one na tyle chłodne, że powstaje tam para wodna – tłumaczy Massimo Roberto, lider zespołu z STScI w Baltimore. Woda stanowi sygnaturę obiektów podgwiezdnych. To zdumiewająca i bardzo wyraźna oznaka  Wraz ze spadkiem masy,gwiazdy stają się coraz bardziej czerwone i słabsze, więc trzeba je obserwować w podczerwieni. A w podczerwieni, najwyraźniejsza jest właśnie woda.

Jednak gorącej pary wodnej w atmosferze brązowych karłów nie można łatwo dojrzeć z powierzchni Ziemi z uwagi na pochłanianie pary wodnej w naszej własnej atmosferze. Na szczęście Hubble znajduje się nad atmosferą ziemską i posiada zdolność obserwacji w bliskiej podczerwieni i z łatwością może dostrzec wodę na odległych globach.

Zespół Hubble’a zidentyfikował 1200 czerwonawych gwiazd. Badacze odkryli, że gwiazdy dzielą się na dwie wyraźne populacje: te z wodą i te bez wody. Gwiazdy jasne z wodą potwierdzono jako słabe czerwone karły. Liczne słabe, bogate w wodę, swobodnie przemieszczające się brązowe karły i planety w Mgławicy Oriona  to nowe odkrycia.  Wykryto także wiele gwiazd bez wody, ale to akurat gwiazdy tła należące do Drogi Mlecznej. Ich światło zostało poczerwienione przechodząc przez obłoki pyłu międzygwiezdnego, a zatem nie stanowią obiektów zainteresowania zespołu badawczego.


Zespół poszukiwał także słabszych towarzyszy tych 1200 czerwonawych gwiazd. Ponieważ znajdują się one tak blisko swoich gwiazd macierzystych, takie obiekty towarzyszące są niemal niemożliwe do odkrycia za pomocą standardowych metod obserwacyjnych. Jednak wykorzystując unikalną, wysokokontrastową technikę obrazowania opracowaną przez Laurenta Pueyo z STScI astronomowie byli w stanie rozdzielić obiekty w przypadku wielu pozornie pojedynczych obiektów.

Pierwsza analiza nie pozwoliła astronomom określić czy obiekty te krążą wokół jaśniejszych gwiazd czy też ich bliskość na zdjęciach z Hubble’a jest dziełem przypadku. W związku z tym zaklasyfikowano je na razie jako kandydatki. Niemniej jednak obecność wody w ich atmosferach wskazuje,że większość z nich nie może być gwiazdami tła, a tym samym muszą to być brązowe karły lub egzoplanety.

Łącznie badacze znaleźli 17 potencjalnych brązowych karłów towarzyszących czerwonym karłom i jednego brązowego karła z towarzyszem planetarnym. W ramach badań odkryto także trzy obiekty o masie planetarnej towarzyszące kolejno czerwonemu karłowi, brązowemu karłowi i innej planecie.

Tego typu odkrycia małomasywnych gwiazd i ich towarzyszy zintensyfikują się po uruchomieniu w przyszłym roku Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Źródło: NASA