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Zufallsentdeckung am neuen Teleskop: Seltenes verdunkelndes binäres Brown Dwarf-System

SPECULOOS Binärer Brauner Zwerg

Die Abbildung ist eine Künstleransicht eines der SPECULOOS-Teleskope mit dem binären braunen Zwerg am Himmel. Der dritte rote Punkt ist ein dritter Brauner Zwerg in der Nähe, der ebenfalls Teil desselben Systems ist. Das Buch auf der Seite zeigt die Daten, die zur Entdeckung geführt haben. Auf der linken Seite befindet sich die von SPECULOOS erfasste Sonnenfinsternis, während auf der rechten Seite die Daten von Keck und dem VLT angezeigt werden. Bildnachweis: Universität Birmingham / Amanda J. Smith.

Astronomen, die an „First Light“ -Ergebnissen eines neu in Betrieb genommenen Teleskops in Chile arbeiteten, machten eine zufällige Entdeckung, die zur Identifizierung eines seltenen binären Braunen Zwergsystems mit Finsternis führte.

Die Entdeckung, veröffentlicht am 9. März 2020, in Naturastronomiewurde von einem internationalen Forscherteam geleitet, darunter Wissenschaftler an der Universität von Birmingham, arbeitet am Projekt SPECULOOS (Suche nach bewohnbaren Planeten EClipsing ULtra-cOOl Stars). SPECULOOS bezieht die Universität von Birmingham in Zusammenarbeit mit der Universität von Lüttich, der Universität von Cambridge, der Universität Bern, das Institut für Astrophysik der Kanaren, das Massachusetts Institute of Technology und andere Partnerinstitutionen.

Die Mission von SPECULOOS ist es, Planeten zu untersuchen, die ultrakühle Zwerge umgeben, eine Kategorie, die die kleinsten existierenden Sterne sowie Objekte, die als “braune Zwerge” bezeichnet werden, umfasst. Braune Zwerge sind „substellare“ Objekte, dh sie haben weniger Masse als ein Stern, aber mehr als ein Planet. Braune Zwerge sind nicht in der Lage, die Fusion von Wasserstoff zu Helium aufrechtzuerhalten, ein Prozess, der das Licht normaler Sterne wie der Sonne antreibt.

Astronomen sagen voraus, dass diese ultrakühlen Zwerge große Populationen von nahegelegenen, möglicherweise bewohnbaren felsigen Planeten beherbergen sollten, die eine Fülle von Möglichkeiten bieten, eine Vielfalt von Atmosphären und Klimazonen zu erkunden. Ein Beispiel ist das 7-Planeten-System TRAPPIST-1, das von Mitgliedern desselben Teams entdeckt wurde.

Kurz nach dem Bau der ersten SPECULOOS-Teleskope und während der Testbeobachtungen zielte das Team auf den bekannten Braunen Zwerg 2MASSW J1510478-281817, der seitdem in 2M1510 umbenannt wurde, im Sternbild Waage. Die SPECULOOS-Beobachtungen nahmen ein deutliches Signal auf, das die Forscher zu Spekulationen veranlasste, dass 2M1510 zwei braune Zwerge anstelle von einem sein könnten, die sich im Orbit umeinander befinden.

Dr. Michaël Gillon, Principal Investigator des SPECULOOS-Projekts, sagte: „Unter den ersten Testbeobachtungen, die wir durchgeführt haben, haben wir eines unserer Teleskope in einen bekannten Braunen Zwerg verwandelt. Aber plötzlich schien das Objekt etwa 90 Minuten lang dunkler zu werden, was darauf hinwies, dass gerade eine Sonnenfinsternis stattgefunden hatte. “

Artem Burdanov, Postdoktorand bei MIT fügte hinzu: “Wir stellten schnell fest, dass wir wahrscheinlich zwei verdunkelnde braune Zwerge betrachteten, die voreinander vorbeizogen, eine Konfiguration, die viel seltener ist als Planetensysteme.”

Die Forscher konnten ihre Hypothese mit zwei leistungsstärkeren Teleskopen bestätigen, dem 10-m-Keck-Teleskop in Hawaii und dem 8-m-Teleskop Sehr großes Teleskop in Chile. Das VLT befindet sich am selben Standort wie die SPECULOOS-Teleskope, mit denen die Beobachtungen durchgeführt wurden. Keck und VLT verfügen über empfindliche Spektrometer, mit denen die Geschwindigkeiten von Himmelsobjekten gemessen werden können. Im Fall von 2M1510 haben die Astronomen die Geschwindigkeiten der beiden Braunen Zwerge auf ihrer Umlaufbahn festgestellt.

„Schon beim ersten Spektrum konnten wir feststellen, dass wir eine aufregende binäre Entdeckung hatten“, sagt Adam Burgasser, Professor für Physik an der University of California in San Diego, der die spektroskopische Analyse leitete. “Es war aufregend zu sehen, wie sich die Absorptionslinien in perfekter Synchronität hin und her bewegen, und dies ermöglichte es uns, die Masse der Binärdatei zu messen.”

Der Nachweis von verdunkelnden Braunen Zwergen ist äußerst selten – bisher wurde nur ein anderes solches System identifiziert. Diese Systeme bieten Astronomen die Möglichkeit, die Radien und Massen der Braunen Zwerge direkt zu messen. Dies sind grundlegende Größen für theoretische Modelle. 2M1510 ist auch insofern besonders, als es zu den wenigen Braunen Zwergen gehört, deren Alter aufgrund seiner Zugehörigkeit zu einer nahe gelegenen Gruppe junger Sterne, der Argus-Bewegungsgruppe, bekannt ist.

“Das Sammeln einer Kombination aus Masse, Radius und Alter ist für einen Stern wirklich selten, geschweige denn für einen Braunen Zwerg”, sagte Dr. Amaury Triaud von der School of Physics & Astronomy der University of Birmingham, der der Hauptautor von war die Studium. „Normalerweise fehlen eine oder mehrere dieser Messungen. Durch Zusammenfassen all dieser Elemente konnten wir theoretische Modelle für die Abkühlung von Braunen Zwergen überprüfen, Modelle, die über 30 Jahre alt sind. Wir fanden, dass die Modelle bemerkenswert gut mit den Beobachtungen übereinstimmen, ein Beweis für den menschlichen Einfallsreichtum. “

Referenz: “Eine verdunkelnde substellare Binärdatei in einem jungen Dreifachsystem, das von SPECULOOS entdeckt wurde” von Amaury HMJ Triaud, Adam J. Burgasser, Artem Burdanov, Vedad Kunovac Hodžić, Roi Alonso, Daniella Bardalez Gagliuffi, Laetitia Delrez, Brice-Olivier Demory, Julien de Esprit, Elsa Ducrot, Frederic V. Hessman, Tim-Oliver Husser, Emmanuël Jehin, Peter P. Pedersen, Didier Queloz, James McCormac, Catriona Murray, Daniel Sebastian, Samantha Thompson, Valérie Van Grootel und Michaël Gillon, 9. März 2020, Naturastronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-020-1018-2

Die Daten, die diese Entdeckung ermöglichten, wurden vom SPECULOOS-Süd-Observatorium erhalten, einer der am SPECULOOS-Projekt beteiligten Einrichtungen. SPECULOOS-South wird vom European Southern Observatory in seinem Paranal Observatory in Chile veranstaltet. SPECULOOS-South wird vom Europäischen Forschungsrat (ERC) sowie von der Simons Foundation, der MERAC Foundation und dem Science, Technology and Facilities Council finanziert. Das SPECULOOS-Projekt umfasst auch Teleskope auf Teneriffa (Spanien) und in San Pedro Martir (Mexiko).

Das Team, das die Entdeckung hervorgebracht hat, besteht aus Forschern der Universität von Birmingham, der Universität von Kalifornien, San Diego, der Universität von Lüttich, des Instituts für Astrophysik der Kanaren, des Amerikanischen Naturkundemuseums, der Universität von Cambridge und der Universität von Bern, dem Massachusetts Institute of Technology, der Universität Göttingen und der Universität von Warwick.