Astronomowie odkryli rzadkiego brązowego karła krążącego wokół masywnej gwiazdy

Rzadki brązowy karzeł, oznaczony jako HIP 61637 b, został odkryty przez astronomów dzięki obserwacjom satelity TESS. Obiekt krąży wokół masywnej, starzejącej się gwiazdy i może dostarczyć nowych informacji na temat sposobu powstawania tego rodzaju obiektów.

Dwa sposoby powstawania brązowych karłów

.Od dawna astronomowie klasyfikowali brązowe karły wyłącznie na podstawie ich masy. Są one zbyt duże, by uznać je za planety, ale jednocześnie zbyt małe, by stać się gwiazdami. Taki podział nie uwzględnia jednak dwóch zupełnie różnych mechanizmów ich powstawania – bezpośredniego zapadania się obłoków gazu oraz formowania się w dyskach akrecyjnych masywnych gwiazd.

W ramach nowego badania naukowcy pod kierunkiem Nino Ephremidze z Harvard University przeanalizowali dane z należącego do NASA satelity Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) i dokonali jak dotąd najdokładniejszej obserwacji brązowego karła krążącego wokół masywnej, starzejącej się gwiazdy. Odkrycie może dostarczyć ważnych wskazówek dotyczących powstawania tych przypominających planety obiektów. Badanie zostało opublikowane w serwisie „arXiv”.

Astronomowie uważają, że niektóre brązowe karły powstają w sposób podobny do gwiazd. Obłok gazu i pyłu zapada się pod wpływem własnej grawitacji, ale nigdy nie staje się wystarczająco masywny, aby rozpocząć syntezę jądrową w swoim wnętrzu. Inne mogą formować się w sposób bardziej przypominający planety, stopniowo zwiększając swoją masę w dysku akrecyjnym otaczającym młodą, masywną gwiazdę.

W teorii, zdaniem badaczy, oba mechanizmy powinny pozostawiać po sobie różne ślady. Zapadanie się obłoku powinno prowadzić zwykle do powstawania bardziej ekscentrycznych, wydłużonych orbit, podczas gdy akrecja przypominająca proces formowania planet sprzyjałaby spokojniejszym, bardziej kołowym orbitom. Jednak siły pływowe działające ze strony blisko położonej gwiazdy macierzystej mogłyby z czasem wygładzić ekscentryczną orbitę, usuwając ślady, które pozwoliłyby naukowcom rozróżnić oba mechanizmy powstawania.

Rzadki brązowy karzeł dokładnie zbadany przez TESS

.Od momentu wystrzelenia w 2018 roku TESS monitoruje jasność pobliskich gwiazd. Rejestrując niewielkie przyciemnienie pojawiające się, gdy obiekt przechodzi na tle swojej gwiazdy z perspektywy Ziemi, instrument pozwala astronomom określić zarówno jego rozmiar, jak i orbitę. Dzięki temu rodzajowi danych badacze byli w stanie z niezwykłą precyzją określić właściwości brązowego karła HIP 61637 b.

Jak opisują naukowcy, HIP 61637 b znajduje się w samym środku „pustyni brązowych karłów”, czyli zakresu mas, w którym obiekty te, krążące blisko swoich gwiazd macierzystych, występują wyjątkowo rzadko. Niezwykła jest również gwiazda macierzysta HIP 61637 b – to starzejąca się gwiazda typu widmowego A o masie niemal trzykrotnie większej od masy Słońca, a zarazem najjaśniejsza i najbardziej masywna gwiazda, wokół której kiedykolwiek odkryto brązowego karła przechodzącego przed jej tarczą.

Ponieważ gwiazda zbliża się do końca etapu spalania wodoru, astronomowie mogli z dużą pewnością określić wiek układu na około 396 milionów lat. Dzięki temu HIP 61637 b jest zaledwie siódmym brązowym karłem o wiarygodnie ustalonym wieku.

Czy HIP 61637 b powstał jak planeta?

.W połączeniu z niezwykle dużą masą gwiazdy rozmiar HIP 61637 b, zdaniem badaczy, sugeruje, że obiekt mógł stopniowo gromadzić materię w dysku, w sposób przypominający powstawanie planet, zamiast nagle zapaść się jak gwiazda. Jednak przy masie 48 Jowiszów brązowy karzeł zbliża się do granic tego, co, jak uważają astronomowie, może powstać w wyniku akrecji dysku.

Jak podsumowują naukowcy, to rzadkie odkrycie dostarcza cennego punktu odniesienia dla zaledwie kilku dobrze scharakteryzowanych brązowych karłów przechodzących przed tarczą swoich gwiazd, których wiek został dokładnie określony. W miarę jak TESS będzie dostarczał kolejnych podobnych pomiarów, astronomowie będą mogli zbliżyć się do odpowiedzi na pytanie, czy te obiekty pośrednie są nieudanymi gwiazdami, przerośniętymi planetami, czy też czymś, co wymyka się tym kategoriom.

Emil Gołoś