Astronomen die werkten aan 'eerste licht'-resultaten van een pas in gebruik genomen telescoop in Chili, deden een toevallige ontdekking die leidde tot de identificatie van een zeldzaam verduisterend binair systeem van bruine dwergen.

De vondst, vandaag gepubliceerd in Natuurastronomie , werd geleid door een internationaal team van onderzoekers, waaronder wetenschappers van de Universiteit van Birmingham, werken aan het SPECULOOS-project (Search for habitable Planets EClipsing ULTra-cOOl Stars). SPECULOOS betrekt de Universiteit van Birmingham in samenwerking met de Universiteit van Luik, de Universiteit van Cambridge, de Universiteit van Bern, het Instituut voor Astrofysica van de Canarische Eilanden, het Massachusetts Institute of Technology, en andere partnerinstellingen.

De missie van SPECULOOS is het onderzoeken van planeten rond ultrakoele dwergen, een categorie met de kleinste sterren die er zijn, evenals objecten die 'bruine dwergen' worden genoemd. Bruine dwergen zijn 'substellaire' objecten, wat betekent dat ze minder massa hebben dan een ster, maar meer dan een planeet. Bruine dwergen kunnen de fusie van waterstof tot helium niet ondersteunen, een proces dat het licht van normale sterren zoals de zon aandrijft.

Astronomen voorspellen dat deze ultrakoele dwergen grote populaties van dichtbij, mogelijk bewoonbare rotsplaneten, biedt een schat aan mogelijkheden om een ​​verscheidenheid aan sferen en klimaten te verkennen. Een voorbeeld is het 7-planetenstelsel TRAPPIST-1, die werd ontdekt door leden van hetzelfde team.

Al snel na de bouw van de eerste SPECULOOS-telescopen, en tijdens het testen van observaties, het team richtte zich op de bekende bruine dwerg 2MASSW J1510478-281817, sinds omgedoopt tot 2M1510, in het sterrenbeeld Weegschaal. De SPECULOOS-waarnemingen pikten een duidelijk signaal op dat de onderzoekers ertoe bracht te speculeren dat 2M1510 twee bruine dwergen zou kunnen zijn in plaats van één, in een baan om elkaar heen.

Dr. Michaël Gillon, Hoofdonderzoeker van het SPECULOOS-project, zei:"Een van de eerste testobservaties die we uitvoerden, we veranderden een van onze telescopen in een bekende bruine dwerg. Maar plotseling leek het object ongeveer 90 minuten zwakker te worden, wat aangaf dat er net een zonsverduistering had plaatsgevonden."

Artem Burdanov, een postdoctoraal onderzoeker aan het MIT voegde toe:"We realiseerden ons al snel dat we waarschijnlijk naar twee verduisterende bruine dwergen keken, de een gaat voor de ander voorbij, een configuratie die veel zeldzamer is dan planetaire systemen."

De onderzoekers konden hun hypothese bevestigen met behulp van twee krachtigere telescopen, de 10 meter lange Keck-telescoop op Hawaï, en de 8m Very Large Telescope in Chili. De VLT bevindt zich op dezelfde locatie als de SPECULOOS-telescopen die zijn gebruikt om de waarnemingen te doen. Keck en VLT hebben gevoelige spectrometers die kunnen worden gebruikt om de snelheden van hemellichamen te meten. In het geval van 2M1510, de astronomen detecteerden de snelheden van beide bruine dwergen terwijl ze om elkaar heen draaien.

"Vanaf het allereerste spectrum dat we verkregen, we konden zien dat we een opwindende binaire ontdekking hadden, " zegt Adam Burgasser, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Californië, San Diego, die de spectroscopische analyse leidde. "Het was opwindend om de absorptielijnen in perfecte synchroniciteit heen en weer te zien bewegen, en dit stelde ons in staat om de massa van het binaire getal te meten."

De detectie van verduisterende bruine dwergen is uiterst zeldzaam - tot nu toe is er slechts één ander dergelijk systeem geïdentificeerd. Deze systemen bieden astronomen de mogelijkheid om de stralen en massa's van de bruine dwergen direct te meten, die fundamentele grootheden zijn voor theoretische modellen. 2M1510 is ook bijzonder omdat het een van de weinige bruine dwergen is die een bekende leeftijd heeft, vanwege zijn lidmaatschap van een nabijgelegen cluster van jonge sterren genaamd de Argus moving group.

"Het verzamelen van een combinatie van massa, straal en leeftijd is echt zeldzaam voor een ster, laat staan ​​een bruine dwerg, " zei Dr. Amaury Triaud, van de School of Physics &Astronomy van de University of Birmingham, wie de hoofdauteur van de studie was. "Meestal ontbreken een of meer van deze metingen. Door al deze elementen samen te tekenen, we konden theoretische modellen verifiëren voor hoe bruine dwergen afkoelen, modellen die ouder zijn dan 30 jaar. We vonden dat de modellen opmerkelijk goed overeenkwamen met de waarnemingen, een bewijs van menselijk vernuft."