ภาพประกอบศิลปินคู่แคระน้ำตาลคู่ คลิกเพื่อดูภาพขยาย
หนึ่งในภารกิจที่ยากที่สุดสำหรับนักดาราศาสตร์คือการหาว่าวัตถุระยะไกลขนาดใหญ่เป็นอย่างไร กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจสอบมวลของดาวแคระน้ำตาลคู่ - ดาวที่ล้มเหลว - ขณะที่โคจรรอบกันและกัน หนึ่งดาวแคระคือ 55 เท่ามวลของดาวพฤหัสบดีและอีก 35 เท่าของมวล แต่ละคนจะต้องมีมวลของดาวพฤหัส 80 เท่าก่อนที่พวกเขาจะมีมวลมากพอที่จะจุดชนวนปฏิกิริยาฟิวชั่น
เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ประสบความสำเร็จในการชั่งน้ำหนักดาวแคระน้ำตาลคู่คู่และทำการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางได้อย่างแม่นยำ การตรวจวัดที่แม่นยำประเภทนี้ไม่สามารถทำได้เมื่อสังเกตดาวแคระน้ำตาลดวงเดียว
เนื่องจากวงโคจรของพวกมันเอียงไปบนโลกดังนั้นดาวแคระจึงอยู่ต่อหน้ากันและกันทำให้เกิดสุริยุปราคา นี่เป็นดาวคู่แคระน้ำตาล eclipsing แรกที่ค้นพบ ทั้งคู่เสนอโอกาสที่ผิดปกติในการกำหนดมวลและเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวแคระอย่างแม่นยำให้การทดสอบที่สำคัญของแบบจำลองเชิงทฤษฎี
ดาวแคระน้ำตาลเป็นวัตถุท้องฟ้าชั้นกลางที่เข้าใจน้อยเกินไปซึ่งเล็กเกินกว่าที่จะตอบสนองปฏิกิริยาการรวมไฮโดรเจนเช่นเดียวกับพลังดวงอาทิตย์ของเรา อย่างไรก็ตามดาวแคระน้ำตาลมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะหลายเท่าและใหญ่เกินกว่าจะเป็นดาวเคราะห์ได้
การค้นพบดาวแคระน้ำตาลคู่และการวัดวิกฤตได้รายงานไว้ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature โดยทีมนักดาราศาสตร์: Jeff Valenti จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI), Robert Mathieu จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสันและ Keivan Stassun มหาวิทยาลัย Vanderbilt
หนึ่งดาวแคระคือ 55 เท่ามวลของดาวพฤหัส อีกวิธีหนึ่งคือ 35 ครั้งที่สูงกว่าดาวพฤหัส (โดยมีข้อผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์) เพื่อมีคุณสมบัติเป็นดาวฤกษ์และเผาไหม้ไฮโดรเจนผ่านการหลอมนิวเคลียร์ดาวแคระจะต้องมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสถึง 80 เท่า สำหรับการเปรียบเทียบดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าดาวพฤหัส 1,000 เท่า
นักดาราศาสตร์ประหลาดใจที่พบว่าดาวแคระน้ำตาลที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นคือเย็นกว่าของทั้งคู่ซึ่งตรงกันข้ามกับการทำนายทั้งหมดเกี่ยวกับดาวแคระน้ำตาลในวัยเดียวกัน นักวิจัยบอกว่าทั้งสองอายุไม่เท่ากันและอาจถูกจับได้
คู่แคระน้ำตาลโคจรรอบกันและกันอย่างใกล้ชิดจนดูเหมือนวัตถุชิ้นเดียวเมื่อมองจากโลก เนื่องจากวงโคจรของสนามแข่งของพวกเขาเป็นแบบขอบวัตถุทั้งสองจึงผ่านเป็นระยะ ๆ ต่อหน้าหรือคราสซึ่งกันและกัน eclipses เหล่านี้ทำให้เกิด dips ปกติในความสว่างของแสงรวมที่มาจากวัตถุทั้งสอง นักดาราศาสตร์สามารถระบุวงโคจรของวัตถุทั้งสองได้อย่างแม่นยำ จากข้อมูลนี้นักดาราศาสตร์ใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันเพื่อคำนวณมวลของดาวแคระทั้งสอง
นอกจากนี้นักดาราศาสตร์ยังคำนวณขนาดของดาวแคระทั้งสองด้วยการวัดระยะเวลาของการลดลงในโค้งแสงของพวกเขา เนื่องจากพวกมันยังเล็กดาวแคระจึงมีขนาดใหญ่มากสำหรับมวลของมัน: มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับดวงอาทิตย์ เพราะทั้งคู่ตั้งอยู่ในเนบิวลานายพรานซึ่งเป็นสถานรับเลี้ยงเด็กดาวฤกษ์ใกล้เคียงที่มีดาวอายุน้อยกว่า 10 ล้านปี
การวิเคราะห์แสงที่มาจากคู่แคระบ่งชี้ว่าคนแคระมีการหล่อแดง แบบจำลองในปัจจุบันยังทำนายว่าดาวแคระน้ำตาลควรมี“ สภาพอากาศ” - แถบและจุดคล้ายเมฆที่คล้ายกับดาวพฤหัสและดาวเสาร์
ด้วยการวัดความแปรผันของสเปกตรัมแสงที่มาจากทั้งคู่นักดาราศาสตร์ยังกำหนดอุณหภูมิพื้นผิวของดาวแคระ ทฤษฎีทำนายว่าสมาชิกที่มีขนาดใหญ่กว่าของดาวแคระน้ำตาลคู่หนึ่งควรมีอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้น แต่พวกเขาพบตรงกันข้าม หนักของทั้งสองมีอุณหภูมิ 4,310 องศาฟาเรนไฮต์ (2,650 องศาเคลวิน) และเล็กกว่า 4,562 องศา F (2,790 องศา K) เปรียบเทียบกับอุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ 9,980 องศา F (5,800 องศา K)
“ คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือวัตถุทั้งสองมีต้นกำเนิดและอายุต่างกัน” Stassun กล่าว หากเป็นเช่นนั้นก็จะสนับสนุนผลลัพธ์อย่างหนึ่งของความพยายามล่าสุดเพื่อจำลองกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ การจำลองเหล่านี้ทำนายว่าดาวแคระน้ำตาลถูกสร้างขึ้นมาใกล้กันจนมีแนวโน้มว่าจะรบกวนการก่อตัวของกันและกัน
การสำรวจใหม่ยืนยันการทำนายเชิงทฤษฎีว่าดาวแคระน้ำตาลเริ่มต้นจากการเป็นวัตถุขนาดเท่าดาวฤกษ์ แต่จะหดตัวและเย็นลงและกลายเป็นขนาดดาวเคราะห์มากขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น ก่อนหน้านี้ดาวแคระน้ำตาลเพียงดวงเดียวที่มวลของมันถูกวัดโดยตรงนั้นมีอายุมากกว่าและหรี่ลงมาก
นักดาราศาสตร์หลายคนคิดว่าดาวแคระน้ำตาลจริง ๆ แล้วอาจเป็นผลผลิตส่วนใหญ่ของกระบวนการก่อตัวดาวฤกษ์ ดังนั้นข้อมูลเกี่ยวกับดาวแคระน้ำตาลสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่มีค่าในกระบวนการพลวัตที่ผลิตดาวจากการยุบตัวของวังวนของฝุ่นและก๊าซระหว่างดวงดาว
เนื่องจากดาวแคระน้ำตาลอายุน้อยกว่าและเล็กกว่าดาวฤกษ์จริงมันเป็นเพียงไม่กี่ปีที่ผ่านมาที่การปรับปรุงเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ได้อนุญาตให้นักดาราศาสตร์จัดทำรายการวัตถุหลายร้อยดวงที่พวกเขาคิดว่าอาจเป็นดาวแคระน้ำตาล แต่การที่จะเลือกดาวแคระน้ำตาลออกจากวัตถุที่เป็นลมชนิดอื่นพวกมันต้องการวิธีประมาณมวลของมันเพราะมวลนั้นเป็นโชคชะตาสำหรับดาวฤกษ์และวัตถุคล้ายดาว
การมีอยู่ของดาวแคระน้ำตาลนั้นถูกเสนอขึ้นครั้งแรกในปี 1980 แต่มันไม่ได้เป็นจนถึงปี 2000 ที่ดาวแคระน้ำตาลถูกตรวจพบอย่างไม่น่าสงสัย ในขณะที่ดาวแคระน้ำตาลเป็นวัตถุสมมุตินักดาราศาสตร์สร้างความแตกต่างจากดาวเคราะห์โดยวิธีการที่มันก่อตัว ดาวแคระน้ำตาลและดาวฤกษ์ก่อตัวในลักษณะเดียวกันจากการยุบตัวของฝุ่นและก๊าซระหว่างดวงดาว ดาวเคราะห์ถูกสร้างขึ้นจากดิสก์ของฝุ่นและก๊าซที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ก่อตัว เมื่อนักดาราศาสตร์ค้นพบดาวแคระน้ำตาลผู้สมัครคนแรกพวกเขารู้ว่าดาวแคระนั้นยากที่จะแยกแยะจากดาวเคราะห์โดยเฉพาะเมื่อพวกมันมีสหายที่เป็นตัวเอก ดังนั้นกลุ่มนักดาราศาสตร์ที่กำลังเติบโตชอบที่จะกำหนดดาวแคระน้ำตาลเป็นวัตถุระหว่าง 13 ถึง 80 เท่าของมวลมากกว่าดาวพฤหัส
นักวิจัยได้ทำการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์สองชุดที่ตั้งอยู่ในชิลีแอนดีสห่างจากซันติอาโกไปทางเหนือประมาณ 100 ไมล์: ระบบกล้องโทรทรรศน์วิจัยรูรับแสงขนาดเล็กและปานกลาง (SMARTS) ดำเนินการโดยกลุ่มรวมถึงสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศและมหาวิทยาลัย Vanderbilt หอดูดาวระหว่างประเทศราศีเมถุนดำเนินการโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
ที่มาดั้งเดิม: ข่าวจากฮับเบิล
