Een internationaal team van astronomen, dat gebruik maakte van de gecombineerde kracht van telescopen in de ruimte en op aarde, waaronder de W. M. Keck sterrenwacht en de Subaru-telescoop op Mauna Kea, Hawaï, heeft een bruine dwerg ontdekt die in een baan om een nabijgelegen rode dwergster draait. Dit levert belangrijke inzichten op in hoe sterren en planeten ontstaan.
De bruine dwerg J1446B, draait in een baan om de nabijgelegen rode dwerg J1446, op ongeveer 55 lichtjaar van de aarde. J1446B is te zwaar om een planeet te zijn, maar te licht voor een normale ster. Hij heeft een massa van ongeveer 60 keer die van Jupiter en draait om zijn moederster op een afstand van circa 4,3 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Eén omloopbaan wordt in ongeveer 20 jaar voltooid. Opmerkelijk genoeg lieten waarnemingen in het nabij-infrarood helderheidsvariaties van ongeveer 30% zien, wat wijst op dynamische atmosferische verschijnselen zoals wolken of stormen, vergelijkbaar met gasreuzen zoals Jupiter, maar dan op een veel grotere schaal.
Rode dwergen zijn de meest voorkomende sterren in ons melkwegstelsel, meer dan de helft zijn rode dwergen. Kleiner en koeler dan de zon, zijn ze belangrijk voor het begrijpen van ster- en planeetvorming en -evolutie. Omdat rode dwergen lichtzwak zijn, waren er tot voor kort weinig gedetailleerde waarnemingen en dacht men dat 70% ervan enkelvoudige sterren waren. Verbeterde observatietechnieken hebben aangetoond dat niet juist is: er zijn veel meer rode dwergen met een stellaire of substellaire begeleider, zoals een bruine dwerg. Inzicht in hoe vaak dergelijke begeleiders voorkomen – en hun massaverdeling – is essentieel om de overeenkomsten en verschillen tussen planeetvorming en stervorming te onderscheiden.
J1446B is ontdekt met een drievoudige observationele aanpak: (1) radiale snelheidsmetingen met de infrarood-doppler-spectrograaf van de Subaru-telescoop volgden de subtiele schommeling van de rode dwerg, veroorzaakt door de wederzijdse zwaartekracht van rode en bruine dwerg; (2) hoge-resolutie nabij-infraroodbeelden met de geavanceerde adaptieve optiek van de nabij-infraroodcamera (NIRC2) van de Keck-sterrenwacht maakten de directe detectie van de begeleidende ster op een zeer kleine afstand van zijn ster mogelijk; en (3) de Gaia-satelliet volgde kleine veranderingen in de positie van de ster aan de hemel om de zwaartekracht van de begeleidende ster verder te onthullen. Door deze gegevens te combineren en de wetten van Kepler toe te passen, kon het team de massa en baanparameters van J1446B met ongekende nauwkeurigheid bepalen. Kecks cruciale bijdrage bestond uit het maken van directe beelden van de bruine dwerg, wat leidde tot het bepalen van de baan van het object en zijn fysische eigenschappen, zoals massa en temperatuur.
De ontdekking van J1446B maakt het mogelijk om scenario’s voor de vorming van bruine dwergen en modellen voor hun atmosfeer beter te testen. In de toekomst komt nog meer data beschikbaar van de Gaia-missie en samen met vervolgwaarnemingen met nieuwe instrumenten van de Keck-telescoop, hopen onderzoekers weerpatronen in kaart te brengen.
Het onderzoek, geleid door het Astrobiology Center van de National Institutes of Natural Sciences, California State University Northridge en Johns Hopkins University, is onlangs gepubliceerd in The Astronomical Journal. (EM)
Discovery of Brown Dwarf Companion Provides New Insight into Stellar and Planetary Formation and Evolution