Met behulp van NASA's Hubble-ruimtetelescoop om diep in de enorme stellaire kraamkamer te kijken, de Orionnevel, astronomen zochten naar kleine, zwakke lichamen. Wat ze vonden was de grootste populatie bruine dwergen tot nu toe - objecten die massiever zijn dan planeten, maar niet schijnen als sterren. Onderzoekers identificeerden 17 bruine dwergmetgezellen van rode dwergsterren, een bruin dwergpaar, en een bruine dwerg met een planetaire metgezel. Ze vonden ook drie gigantische planeten, inclusief een dubbelstersysteem waarin twee planeten om elkaar heen draaien in afwezigheid van een moederster. Dit onderzoek kon alleen worden gedaan met de uitzonderlijke resolutie en infraroodgevoeligheid van Hubble.

In een ongekend diepgaand onderzoek voor kleine, zwakke objecten in de Orionnevel, astronomen die NASA's Hubble-ruimtetelescoop gebruiken, hebben de grootste bekende populatie bruine dwergen ontdekt die tussen pasgeboren sterren is gesprenkeld. Kijkend in de buurt van de onderzoekssterren, onderzoekers vonden niet alleen verschillende metgezellen van bruine dwergen met een zeer lage massa, maar ook drie reuzenplaneten. Ze vonden zelfs een voorbeeld van dubbelplaneten waarbij twee planeten om elkaar heen draaien in afwezigheid van een moederster.

Bruine dwergen zijn een vreemde klasse van hemellichamen met een zo lage massa dat hun kernen nooit heet genoeg worden om kernfusie in stand te houden. die sterren aanstuurt. In plaats daarvan, bruine dwergen koelen af ​​en vervagen naarmate ze ouder worden. Ondanks hun lage massa, bruine dwergen geven belangrijke aanwijzingen om te begrijpen hoe sterren en planeten ontstaan, en is misschien wel een van de meest voorkomende objecten in ons Melkwegstelsel.

Gelegen 1, 350 lichtjaar verwijderd, de Orionnevel is een relatief dichtbij gelegen laboratorium voor het bestuderen van het stervormingsproces over een groot bereik, van weelderige reuzensterren tot kleine rode dwergsterren en ongrijpbare, vage bruine dwergen.

Dit onderzoek kon alleen worden gedaan met de uitzonderlijke resolutie en infraroodgevoeligheid van Hubble.

Omdat bruine dwergen kouder zijn dan sterren, astronomen gebruikten Hubble om ze te identificeren aan de hand van de aanwezigheid van water in hun atmosfeer. "Deze zijn zo koud dat er waterdamp ontstaat, " verklaarde teamleider Massimo Robberto van het Space Telescope Institute in Baltimore, Maryland. "Water is een kenmerk van substellaire objecten. Het is een verbazingwekkend en heel duidelijk teken. Naarmate de massa kleiner wordt, de sterren worden roder en zwakker, en je moet ze in het infrarood bekijken. En in infrarood licht, het meest opvallende kenmerk is water."

Maar hete waterdamp in de atmosfeer van bruine dwergen is niet gemakkelijk te zien vanaf het aardoppervlak, vanwege de absorberende effecten van waterdamp in onze eigen atmosfeer. Gelukkig, Hubble bevindt zich boven de atmosfeer en heeft een nabij-infraroodzicht dat gemakkelijk water op verre werelden kan zien.

Het Hubble-team identificeerde er 1, 200 kandidaat roodachtige sterren. Ze ontdekten dat de sterren zich in twee verschillende populaties splitsten:die met water, en die zonder. Van de heldere met water werd bevestigd dat het vage rode dwergen waren. De veelheid van zwakkere waterrijke, vrij zwevende bruine dwergen en planeten in de Orionnevel zijn allemaal nieuwe ontdekkingen. Er werden ook veel sterren zonder water gedetecteerd, en dit zijn achtergrondsterren in de Melkweg. Hun licht werd rood door interstellair stof te passeren, en daarom niet relevant voor de studie van het team.

Het team zocht ook naar zwakkere, binaire metgezellen van deze 1, 200 roodachtige sterren. Omdat ze zo dicht bij hun primaire sterren staan, deze metgezellen zijn bijna onmogelijk te ontdekken met behulp van standaard observatiemethoden. Maar door gebruik te maken van een unieke, contrastrijke beeldvormingstechniek ontwikkeld door Laurent Pueyo van het Space Telescope Science Institute, astronomen waren in staat om vage beelden van een groot aantal kandidaat-metgezellen op te lossen.

Dankzij deze eerste analyse konden Hubble-astronomen niet bepalen of deze objecten om de helderdere ster draaien of dat hun nabijheid in het Hubble-beeld het resultaat is van toevallige uitlijning. Als gevolg hiervan, ze zijn voorlopig geclassificeerd als kandidaten. Echter, de aanwezigheid van water in hun atmosfeer geeft aan dat de meeste van hen geen verkeerd uitgelijnde sterren op de galactische achtergrond kunnen zijn, en dus moeten bruine dwergen of metgezellen van exoplaneten zijn.

In alles, het team vond 17 kandidaat-bruine dwergmetgezellen van rode dwergsterren, een bruin dwergpaar, en een bruine dwerg met een planetaire metgezel. De studie identificeerde ook drie potentiële metgezellen van planetaire massa:één geassocieerd met een rode dwerg, één tot een bruine dwerg, en een naar een andere planeet.

"We hebben geëxperimenteerd met een methode, beeldverwerking met hoog contrast, waar astronomen al jaren op vertrouwen. We gebruiken het meestal om zeer zwakke planeten te zoeken in de buurt van nabije sterren, door ze nauwgezet één voor één te observeren, "zei Pueyo. "Deze keer, we besloten om onze algoritmen te combineren met de ultrastabiliteit van Hubble om de nabijheid van honderden zeer jonge sterren te inspecteren in elke afzonderlijke belichting die werd verkregen door de Orion-enquête. Het blijkt dat zelfs als we niet de diepste gevoeligheid voor een enkele ster bereiken, het enorme volume van onze steekproef stelde ons in staat een ongekende statistische momentopname te maken van jonge exoplaneten en metgezellen van bruine dwergen in Orion."

Door de twee unieke technieken te combineren, beeldvorming in de waterfilters en contrastrijke beeldverwerking, de enquête leverde een onbevooroordeelde steekproef van nieuw gevormde bronnen met een lage massa, zowel verspreid in het veld als metgezellen van andere objecten met een lage massa. "We kunnen het hele Hubble-archief opnieuw verwerken en proberen daar juwelen te vinden, ' zei Robbert.

Donderdag presenteert het team zijn resultaten. 11 januari tijdens de 231e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, gelijkstroom

Het vinden van de handtekeningen van lichte sterren en hun metgezellen zal veel efficiënter worden met de lancering van NASA's infraroodgevoelige James Webb Space Telescope in 2019.