Bruine dwergen zijn astronomische objecten met een massa tussen die van planeten en sterren. De vraag waar precies de grenzen van hun massa liggen, blijft een punt van discussie, vooral omdat hun samenstelling erg lijkt op die van sterren met een lage massa. Dus hoe weten we of we te maken hebben met een bruine dwerg of een ster met een zeer lage massa? Een internationaal team, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Genève (UNIGE) en het Swiss National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS, in samenwerking met de Universiteit van Bern, heeft vijf objecten geïdentificeerd met massa's in de buurt van de grens tussen sterren en bruine dwergen die wetenschappers zouden kunnen helpen de aard van deze mysterieuze objecten te begrijpen. De resultaten zijn te vinden in het tijdschrift Astronomie en astrofysica .

Net als Jupiter en andere gigantische gasplaneten, sterren bestaan ​​voornamelijk uit waterstof en helium. Maar in tegenstelling tot gasplaneten, sterren zijn zo massief en hun zwaartekracht zo krachtig dat waterstofatomen samensmelten om helium te produceren, het vrijgeven van enorme hoeveelheden energie en licht.

'Mislukte sterren'

Bruine dwergen, anderzijds, zijn niet massief genoeg om waterstof samen te smelten en kunnen daarom niet de enorme hoeveelheid licht en warmte van sterren produceren. In plaats daarvan, ze smelten relatief kleine voorraden van een zwaardere atomaire versie van waterstof samen:Deuterium. Dit proces is minder efficiënt en het licht van bruine dwergen is veel zwakker dan dat van sterren. Dit is de reden waarom wetenschappers ze vaak 'mislukte sterren' noemen.

"Echter, we weten nog steeds niet precies waar de massagrenzen van bruine dwergen liggen, limieten waarmee ze kunnen worden onderscheiden van sterren met een lage massa die gedurende vele miljarden jaren waterstof kunnen verbranden, terwijl een bruine dwerg een kort brandstadium heeft en daarna een kouder leven, " merkt Nolan Grieves op, een onderzoeker bij de afdeling Sterrenkunde van de UNIGE-faculteit Wetenschappen, een lid van de NCCR PlanetS en de eerste auteur van de studie. "Deze limieten variëren afhankelijk van de chemische samenstelling van de bruine dwerg, bijvoorbeeld, of de manier waarop het gevormd is, evenals de aanvankelijke straal, " hij legt uit.

Om een ​​beter idee te krijgen van wat deze mysterieuze objecten zijn, we moeten voorbeelden in detail bestuderen. Maar het blijkt dat ze vrij zeldzaam zijn. "Tot dusver, we hebben slechts ongeveer 30 bruine dwergen nauwkeurig gekarakteriseerd, ", zegt de in Genève gevestigde onderzoeker. Vergeleken met de honderden planeten die astronomen tot in detail kennen, dit is erg weinig. Zeker als je bedenkt dat bruine dwergen door hun grotere formaat gemakkelijker te detecteren zijn dan planeten.

Nieuwe puzzelstukjes

Vandaag, het internationale team karakteriseerde vijf metgezellen die oorspronkelijk werden geïdentificeerd met de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) als TESS-objecten van belang (TOI) - TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 en TOI-1213. Deze worden "metgezellen" genoemd omdat ze om hun respectieve gastheersterren draaien. Ze doen dit met perioden van 5 tot 27 dagen, stralen hebben tussen 0,81 en 1,66 keer die van Jupiter, en zijn tussen de 77 en 98 keer massiever. Dit plaatst ze op de grens tussen bruine dwergen en sterren.

Deze vijf nieuwe objecten bevatten dus waardevolle informatie. "Elke nieuwe ontdekking onthult aanvullende aanwijzingen over de aard van bruine dwergen en geeft ons een beter begrip van hoe ze zich vormen en waarom ze zo zeldzaam zijn, " zegt Monika Lendl, een onderzoeker bij de afdeling Astronomie van de UNIGE en een lid van de NCCR PlanetS.

Een van de aanwijzingen die de wetenschappers hebben gevonden om aan te tonen dat deze objecten bruine dwergen zijn, is de relatie tussen hun grootte en leeftijd, zoals uitgelegd door François Bouchy, professor aan UNIGE en lid van de NCCR PlanetS:"Bruine dwergen zouden in de loop van de tijd krimpen als ze hun deuteriumreserves verbranden en afkoelen. Hier ontdekten we dat de twee oudste objecten, TOI 148 en 746, een kleinere straal hebben, terwijl de twee jongere metgezellen grotere stralen hebben."

Toch zijn deze objecten zo dicht bij de limiet dat het net zo goed sterren met een zeer lage massa kunnen zijn. en astronomen twijfelen nog steeds of het bruine dwergen zijn. "Zelfs met deze extra objecten, we missen nog steeds de cijfers om definitieve conclusies te trekken over de verschillen tussen bruine dwergen en lichte sterren. Verdere studies zijn nodig om meer te weten te komen, ’ besluit Grieven.