In een unieke samenwerking, De ruimtetelescopen Spitzer en Swift van NASA bundelden hun krachten om een ​​microlens-gebeurtenis te observeren, wanneer een verre ster helderder wordt vanwege het zwaartekrachtsveld van ten minste één kosmisch object op de voorgrond. Deze techniek is nuttig voor het vinden van lichamen met een lage massa die rond sterren draaien, zoals planeten. In dit geval, de waarnemingen onthulden een bruine dwerg.

Bruine dwergen worden beschouwd als de ontbrekende schakel tussen planeten en sterren, met massa's tot 80 keer die van Jupiter. Maar hun centra zijn niet heet of dicht genoeg om energie op te wekken door middel van kernfusie zoals sterren dat doen. nieuwsgierig, wetenschappers hebben ontdekt dat voor sterren ongeveer de massa van onze zon, minder dan 1 procent heeft een bruine dwerg in een baan binnen 3 AU (1 AU is de afstand tussen de aarde en de zon). Dit fenomeen wordt de 'bruine dwergwoestijn' genoemd.

De nieuw ontdekte bruine dwerg, die om een ​​gastster draait, mag deze woestijn bewonen. Spitzer en Swift observeerden de microlensing-gebeurtenis nadat ze waren getipt door microlensenquêtes op de grond, inclusief het Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). De ontdekking van deze bruine dwerg, met de logge naam OGLE-2015-BLG-1319, is de eerste keer dat twee ruimtetelescopen samenwerken om een ​​microlensing-gebeurtenis te observeren.

"We willen begrijpen hoe bruine dwergen zich vormen rond sterren, en waarom er een gat is in waar ze worden gevonden ten opzichte van hun gastheersterren, " zei Yossi Shvartzvald, een NASA-postdoctoraal fellow bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, en hoofdauteur van een studie gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift . "Het is mogelijk dat de 'woestijn' niet zo droog is als we denken."

Wat is microlens?

Bij een microlensing-evenement een achtergrondbronster dient als een zaklamp voor de waarnemer. Wanneer een massief object langs de zichtlijn voor de achtergrondster passeert, de achtergrondster wordt helderder omdat het voorgrondobject het licht van de achtergrondbronster afbuigt en focust. Afhankelijk van de massa en uitlijning van het tussenliggende object, de achtergrondster kan even duizenden keren helderder lijken.

Een manier om de eigenschappen van het lenssysteem beter te begrijpen, is door de microlensing-gebeurtenis vanuit meer dan één gezichtspunt te observeren. Door meerdere telescopen het ophelderen van de achtergrondster te laten registreren, wetenschappers kunnen profiteren van "parallax, " het schijnbare verschil in positie van een object gezien vanuit twee punten in de ruimte. Als je je duim voor je neus houdt en je linkeroog sluit, open het dan en sluit je rechteroog, je duim lijkt in de ruimte te bewegen, maar hij blijft zitten met twee ogen open. In de context van microlens, het observeren van dezelfde gebeurtenis vanaf twee of meer ver van elkaar verwijderde locaties zal resulteren in verschillende vergrotingspatronen.

"Elke keer dat je meerdere observatielocaties hebt, zoals de aarde en een, of in dit geval twee ruimtetelescopen, het is alsof je meerdere ogen hebt om te zien hoe ver iets is, " zei Shvartzvald. "Van modellen voor hoe microlensing werkt, we kunnen dit dan gebruiken om de relatie tussen de massa van het object en zijn afstand te berekenen."

De nieuwe studie

Spitzer observeerde het binaire systeem met de bruine dwerg in juli 2015, tijdens de laatste twee weken van de microlenscampagne van de ruimtetelescoop voor dat jaar.

Terwijl Spitzer meer dan 1 AU verwijderd is van de aarde in een baan rond de zon, Swift bevindt zich in een lage baan om onze planeet. Swift zag het binaire systeem eind juni 2015 ook door microlensing, wat de eerste keer was dat deze telescoop een microlens-gebeurtenis had waargenomen. Maar Swift is niet ver genoeg verwijderd van telescopen op de grond om een ​​significant ander beeld te krijgen van deze specifieke gebeurtenis, dus er werd geen parallax gemeten tussen de twee. Dit geeft wetenschappers inzicht in de grenzen van de mogelijkheden van de telescoop voor bepaalde soorten objecten en afstanden.

"Onze simulaties suggereren dat Swift deze parallax zou kunnen meten voor nabijgelegen, minder massieve objecten, waaronder 'vrij zwevende planeten, ' die niet om sterren draaien, ' zei Shvartzvald.

Door gegevens van deze telescopen in de ruimte en op de grond te combineren, onderzoekers hebben vastgesteld dat de nieuw ontdekte bruine dwerg tussen de 30 en 65 Jupiter-massa's heeft. Ze ontdekten ook dat de bruine dwerg om een ​​K-dwerg draait, een type ster dat ongeveer de helft van de massa van de zon heeft. Onderzoekers vonden twee mogelijke afstanden tussen de bruine dwerg en zijn moederster, gebaseerd op beschikbare gegevens:0,25 AU en 45 AU. De afstand van 0,25 AU zou dit systeem in de woestijn van de bruine dwerg plaatsen.

"In de toekomst, we hopen meer observaties te hebben van microlensing-gebeurtenissen vanuit meerdere kijkperspectieven, waardoor we de kenmerken van bruine dwergen en planetaire systemen verder kunnen onderzoeken, " zei Geoffrey Bryden, JPL-wetenschapper en co-auteur van de studie.