Hoe compleet is onze telling van de naaste buren van de zon? Astronomen en een team van vrijwilligers die op zoek zijn naar gegevens die deelnemen aan Backyard Worlds:Planet 9, een burgerwetenschappelijk project, hebben ongeveer 100 koele werelden in de buurt van de zon ontdekt - objecten die zwaarder zijn dan planeten maar lichter dan sterren, bekend als bruine dwergen.

Met de hulp van W. M. Keck Observatory op Maunakea in Hawaii, het onderzoeksteam ontdekte dat verschillende van deze nieuw ontdekte werelden tot de coolste behoren die bekend zijn, met een paar die de temperatuur van de aarde naderen - koel genoeg om waterwolken te herbergen.

Het onderzoek wordt op 20 augustus gepubliceerd, 2020 uitgave van de Astrofysisch tijdschrift en is beschikbaar in preprint-formaat op arXiv.org.

Het ontdekken en karakteriseren van astronomische objecten in de buurt van de zon is fundamenteel voor ons begrip van onze plaats in, en de geschiedenis van, het universum. Toch zijn astronomen nog steeds bezig met het opgraven van nieuwe bewoners van de zonnewijk. De nieuwe ontdekking van Backyard Worlds overbrugt een voorheen lege kloof in het bereik van bruine dwergen bij lage temperatuur, het identificeren van een lang gezochte ontbrekende schakel binnen de populatie bruine dwergen.

"Deze koele werelden bieden de mogelijkheid voor nieuwe inzichten in de vorming en atmosferen van planeten buiten het zonnestelsel, "Zei hoofdauteur Aaron Meisner van het NOIRLab van de National Science Foundation. "Deze verzameling koele bruine dwergen stelt ons ook in staat om nauwkeurig het aantal vrij zwevende werelden in de interstellaire ruimte bij de zon te schatten.

Om enkele van de zwakste en koelste van de nieuw ontdekte bruine dwergen te identificeren, UC San Diego's hoogleraar natuurkunde Adam Burgasser en onderzoekers van het Cool Star Lab gebruikten Keck Observatory's gevoelige Near-Infrared Echellette Spectrometer, of NIRES, instrument.

"We hebben de NIRES-spectra gebruikt om de temperatuur en gassen in hun atmosfeer te meten. Elk spectrum is in wezen een vingerafdruk waarmee we een koele bruine dwerg kunnen onderscheiden van andere soorten sterren, zei Burgasser, een co-auteur van de studie.

Vervolgobservaties met behulp van NASA's Spitzer Space Telescope, Mont Megantic-observatorium, en Las Campanas Observatory hebben ook bijgedragen aan de schattingen van de bruine dwergtemperatuur.

Bruine dwergen bevinden zich ergens tussen de zwaarste planeten en de kleinste sterren. Bij gebrek aan de massa die nodig is om kernreacties in hun kern te ondersteunen, bruine dwergen worden soms "mislukte sterren" genoemd. Hun lage massa, lage temperatuur, en het gebrek aan interne kernreacties maakt ze extreem zwak - en daarom extreem moeilijk te detecteren. Daarom, bij het zoeken naar de allercoolste bruine dwergen, astronomen kunnen alleen maar hopen dergelijke objecten relatief dicht bij de zon te detecteren.

Om de koudste van onze zon te vinden, naaste buren, astronomen met het Backyard Worlds-project wendden zich tot een wereldwijd netwerk van meer dan 100, 000 burgerwetenschappers. Deze vrijwilligers inspecteren ijverig biljoenen pixels van telescoopbeelden om de subtiele bewegingen van nabijgelegen bruine dwergen en planeten te identificeren. Ondanks de vooruitgang van machine learning en supercomputers, er is nog steeds geen vervanging voor het menselijk oog als het gaat om het vinden van flauwvallen, bewegende objecten.

Vrijwilligers van Backyard Worlds hebben er al meer dan 1 ontdekt 500 sterren en bruine dwergen in de buurt van de zon; deze nieuwe ontdekking vertegenwoordigt ongeveer 100 van de koudste in dat monster. Meisner zegt dat dit een record is voor elk burgerwetenschapsprogramma, en 20 van de burgerwetenschappers worden vermeld als co-auteurs van de studie.

De beschikbaarheid van tientallen jaren aan astronomische catalogi via NOIRLab's Astro Data Lab hielp de ontdekkingen mogelijk te maken.

"De technische last van het downloaden van astronomische catalogi van miljarden objecten is doorgaans onoverkomelijk voor individuele onderzoekers, waaronder de meeste professionele astronomen, "zei Meisner. "Gelukkig, Dankzij het open en toegankelijke webportaal van het Astro Data Lab konden burgerwetenschappers van Backyard Worlds gemakkelijk enorme catalogi doorzoeken op bruine dwergkandidaten."

Datasets van NASA's WISE-satelliet en archiefwaarnemingen van telescopen bij Cerro Tololo Inter-American Observatory en Kitt Peak National Observatory waren ook de sleutel tot deze ontdekkingen van bruine dwergen.

"Het is opwindend dat deze als eerste kunnen worden opgemerkt door een burgerwetenschapper, " zei Meisner. "De ontdekkingen van de Backyard Worlds tonen aan dat het publiek een belangrijke rol kan spelen bij het hervormen van ons wetenschappelijk begrip van onze zonnewijk."