Bei der Jagd nach Exoplaneten wurden einige ziemlich seltsame Entdeckungen gemacht. Jenseits unseres Sonnensystems haben Astronomen Gasriesen und terrestrische Planeten entdeckt, die um viele Größenordnungen größer zu sein scheinen, als wir es gewohnt sind (auch bekannt als „Super-Jupiter“ und „Super-Erden“). Und in einigen Fällen war nicht ganz klar, was unsere Instrumente erfasst haben.
In einigen Fällen waren sich Astronomen beispielsweise nicht sicher, ob ein Exoplaneten-Kandidat ein Super-Jupiter oder ein Brauner Zwerg war. Diese Sterne mit substellarer Masse fallen nicht nur in denselben Temperaturbereich wie massereiche Gasriesen, sie haben auch viele der gleichen physikalischen Eigenschaften. Mit diesem Rätsel beschäftigte sich ein internationales Wissenschaftlerteam, das kürzlich eine Studie durchgeführt hat eine Studie des Objekts bekannt als CFBDSIR 2149-0403.
Dieses mysteriöse Objekt befindet sich zwischen 117 und 143 Lichtjahren von der Erde entfernt und ist ein sogenanntes „frei schwebendes planetarisches Massenobjekt“. Es wurde ursprünglich im Jahr 2012 von einem Team französischer und kanadischer Astronomen unter der Leitung von Dr. Phillipe Delorme vom entdeckt Universität Grenoble Alpes Verwendung der Kanada-Frankreich-Umfrage zu Braunen Zwergen – eine Nahinfrarot-Himmelsdurchmusterung mit dem Kanada-Frankreich Hawaii-Teleskop auf dem Mauna Kea.
Das Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop, nahe dem Gipfel des Mauna Kea, Hawaii. Bildnachweis: cfht.hawaii.edu/
Die Existenz dieses Objekts wurde dann anhand von Daten von der . bestätigt Weitfeld-Infrarot-Umfrage-Explorer (WISE) und wurde damals als Teil einer Gruppe von Sternen angesehen, die als bekannt sind AB Doradus Umzugsgruppe (30 Sterne, die sich durch den Weltraum bewegen). Die über dieses Objekt gesammelten Daten legten seine Masse zwischen 4 und 7 Jupitermassen, sein Alter auf 20 bis 200 Millionen Jahre und seine Oberflächentemperatur auf etwa 650 bis 750 K fest.
Dies war das erste Mal, dass ein solches Objekt unter Verwendung von Spektraldaten Einschränkungen hinsichtlich seiner Masse und seines Alters auferlegte. Es blieben jedoch Fragen über seine wahre Natur – ob es sich um einen Braunen Zwerg mit geringer Masse und hoher Metallizität oder um eine isolierte planetarische Masse handelte. Für ihre Studie führten Delorme und das internationale Team eine Beobachtungscharakterisierung von CFBDSIR 2149-0403 mit mehreren Wellenlängen und mehreren Instrumenten durch.
Diese bestand aus Röntgendaten der X-Shooter Instrument auf den ESOs Sehr großes Teleskop (VLT), Nahinfrarot-Daten von den VLTs Falke-1 Instrument und Infrarotdaten vom Spitzer Weltraumteleskop und die CFHTs Weitfeld-Infrarotkamera (WIRCam). Wie Delorme Tomasz Nowakowski von . sagte Phys.org :
„Die X-Shooter-Daten ermöglichten eine detaillierte Untersuchung der physikalischen Eigenschaften dieses Objekts. Allerdings sind alle in der Arbeit präsentierten Daten für die Studie wirklich notwendig, insbesondere die Nachuntersuchung zur Ermittlung der Parallaxe des Objekts sowie die Spitzer-Photometrie. Zusammen ermöglichen sie uns, den bolometrischen Fluss des Objekts und damit Einschränkungen zu erhalten, die fast unabhängig von den Annahmen des Atmosphärenmodells sind.“
Die Vorstellung eines Künstlers eines Braunen Zwergsterns vom Typ T. Bildnachweis: Wikimedia Commons/Tyrogthekreeper
Aus den kombinierten Daten konnten sie den absoluten Fluss des CFBDSIR 2149-0403 charakterisieren, sein Spektrum ablesen und sogar die Radialgeschwindigkeit des Objekts bestimmen. Sie konnten daher feststellen, dass es sich nicht, wie bisher erwartet, um ein Mitglied einer bewegten Sternenpopulation handelt.
„Wir weisen jetzt unsere ursprüngliche Hypothese zurück, dass CFBDSIR 2149-0403 Mitglied der Umzugsgruppe AB Doradus sein würde.“ sagte Delorme . „Dies beseitigt die robusteste Altersbeschränkung, die wir hatten. Diese Feststellung hat zwar unsere Kenntnisse über das Objekt sicherlich verbessert, aber auch die Untersuchung erschwert, indem das Alter als freier Parameter hinzugefügt wurde.“Was es ist, haben sie auf eine von zwei Möglichkeiten beschränkt. Im Grunde könnte es ein Objekt mit planetarischer Masse mit einer Masse zwischen 2 und 13 Jupitern sein, das weniger als 500 Millionen Jahre alt ist, oder ein Brauner Zwerg mit hoher Metallizität, der zwischen 2 und 40 Jupitermassen und zwei bis drei Milliarden Jahren in . hat Alter. Letztendlich räumen sie ein, dass diese Unsicherheit darauf zurückzuführen ist, dass unser theoretisches Verständnis von kühlen Körpern mit geringer Schwerkraft und erhöhter Metallizität noch nicht robust genug ist.
Vieles hat damit zu tun, dass Braune Zwerge und Supergasriesen gemeinsame physikalische Parameter haben, die in den Spektren ihrer Atmosphären sehr ähnliche Effekte erzeugen. Aber wenn Astronomen ein besseres Verständnis der Planetenentstehung erlangen, die durch die Entdeckung so vieler extrasolarer Planetensysteme ermöglicht wird, können wir möglicherweise feststellen, wo die Grenze zwischen dem kleinsten Stern und dem größten Gasriesen verläuft.
