Bruine dwergen, mysterieuze objecten die de grens tussen sterren en planeten overschrijden, zijn essentieel voor ons begrip van zowel stellaire als planetaire populaties. In bijna drie decennia van zoekopdrachten konden echter slechts 40 bruine dwergen worden afgebeeld rond sterren. Een internationaal team onder leiding van onderzoekers van de Open Universiteit en de Universiteit van Bern heeft dankzij een nieuwe innovatieve zoekmethode direct vier opmerkelijke nieuwe bruine dwergen in beeld gebracht.

Bruine dwergen zijn mysterieuze astronomische objecten die de kloof tussen de zwaarste planeten en de lichtste sterren vullen, met een mix van stellaire en planetaire kenmerken. Vanwege dit hybride karakter zijn deze raadselachtige objecten cruciaal om ons begrip van zowel sterren als reuzenplaneten te verbeteren. Bruine dwergen die op voldoende afstand om een ​​moederster cirkelen, zijn bijzonder waardevol omdat ze direct kunnen worden gefotografeerd - in tegenstelling tot dwergen die te dicht bij hun ster staan ​​en dus worden verborgen door zijn helderheid. Dit biedt wetenschappers een unieke kans om de details van de koude, planeetachtige atmosfeer van bruine dwerggenoten te bestuderen.

Ondanks opmerkelijke inspanningen bij de ontwikkeling van nieuwe waarnemingstechnologieën en beeldverwerkingstechnieken, zijn directe detecties van metgezellen van bruine dwergen van sterren vrij schaars gebleven, met slechts ongeveer 40 systemen in beeld in bijna drie decennia van zoekopdrachten. Onderzoekers onder leiding van Mariangela Bonavita van de Open Universiteit en Clémence Fontanive van het Center for Space and Habitability (CSH) en de NCCR PlanetS van de Universiteit van Bern hebben rechtstreeks vier nieuwe bruine dwergen in beeld gebracht, zoals ze rapporteren in een studie die zojuist is gepubliceerd in de tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Dit is de eerste keer dat tegelijkertijd meerdere nieuwe systemen met bruine dwerggenoten op brede orbitale scheidingen zijn aangekondigd.

Innovatieve zoekmethode

"Metgezellen van bruine dwergen met een brede baan zijn in het begin zeldzaam, en het direct detecteren ervan vormt een enorme technische uitdaging, aangezien de gastheersterren onze telescopen volledig verblinden", zegt Mariangela Bonavita. De meeste onderzoeken die tot nu toe zijn uitgevoerd, waren blindelings gericht op willekeurige sterren uit jonge clusters. "Een alternatieve benadering om het aantal detecties te vergroten, is door alleen sterren te observeren die aanwijzingen geven voor een extra object in hun systeem", legt Clémence Fontanive uit. De manier waarop een ster beweegt onder de zwaartekracht van een metgezel kan bijvoorbeeld een indicatie zijn van het bestaan ​​van die metgezel, of het nu een ster, een planeet of iets daartussenin is.

"We hebben de COPAINS-tool ontwikkeld die de soorten metgezellen voorspelt die verantwoordelijk kunnen zijn voor waargenomen afwijkingen in stellaire bewegingen", vervolgt Clémence Fontanive. Met behulp van de COPAINS-tool selecteerde het onderzoeksteam zorgvuldig 25 nabije sterren die veelbelovend leken voor de directe detectie van verborgen, lichte metgezellen op basis van gegevens van het Gaia-ruimtevaartuig van de European Space Agency (ESA). Met behulp van de SPHERE-planeetvinder van de Very Large Telescope in Chili om deze sterren te observeren, hebben ze met succes tien nieuwe metgezellen gedetecteerd met banen variërend van die van Jupiter tot voorbij die van Pluto, waaronder vijf lage-massasterren, een witte dwerg (een dichte stellaire overblijfsel), en een opmerkelijke vier nieuwe bruine dwergen.

Grote boost in detectiepercentage

"Deze bevindingen vergroten het aantal bekende bruine dwergen die op grote afstanden rond sterren cirkelen aanzienlijk, met een grote toename van de detectiesnelheid in vergelijking met eerdere beeldvormingsonderzoeken", legt Mariangela Bonavita uit. Hoewel deze benadering voorlopig voornamelijk beperkt is tot handtekeningen van bruine dwergen en stellaire metgezellen, zullen toekomstige fasen van de Gaia-missie deze methoden naar lagere massa's duwen en de ontdekking van nieuwe gigantische exoplaneten mogelijk maken. Clémence Fontanive voegt toe:"Naast zoveel nieuwe ontdekkingen in één keer, toont ons programma ook de kracht van deze zoekstrategieën."

"Dit resultaat was alleen mogelijk omdat we geloofden dat, wanneer we ruimte- en grondfaciliteiten combineren om exoplaneten rechtstreeks in beeld te brengen, het geheel meer is dan de som der delen. We hopen dat dit het begin zal zijn van een nieuw tijdperk van synergie tussen verschillende instrumenten en detectiemethoden", besluit Mariangela Bonavita. + Verder verkennen

Europese astronomen ontdekken vier nieuwe bruine dwergen