Tag Archives: brown dwarf

Астрономия, статия на деня: първият спектър на WISE 0855-0714 – кафявото джудже на което можете да карате ски


Според различни оценки температурата на WISE 0855-0714 (https://en.wikipedia.org/wiki/WISE_0855%E2%88%920714) е в границите 225-260 градуса по скалата на Келвин, което съответствува на -48 до -13 градуса по скалата на Целзий. Това са стойности, типични за Антарктида. Човек може да живее, макар и не особенно комфортно, при подобни температури. За сравнение температурата на Юпитер е около 130 градуса по скалата на Келвин (-143 по скалата на Целзий), което е вече прекалено ниско за нас.

Друга разлика между WISE 0855-0714 и Юпитер е в източника им на енергия – първият обект свети само и изключително за сметка на собствената си гравитация, която го свива и при това той се нагрява; Юпитер черпи по-голямата част от енергията си от Слънцето – той просто преизлъчва това, което получава от вън. И докато Юпитер се намира в нашата собствена Слънчева система, WISE 0855-0714 броди немил-недраг сред нищото, на около 2.3 парсека (около 7.5 светлинни години) от нас. По-близо от него са само тройната система на Алфа Центавър (1.3 парсека, 4.4 светлинни години; https://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_Centauri), звездата na Барнард (1.8 парсека, 6.0 светлинни години; https://en.wikipedia.org/wiki/Barnard%27s_Star) и двойнотo кафяво джудже Luh-16 (2.1 парсека, 6.5 светлинни години; https://en.wikipedia.org/wiki/Luhman_16). Вероятността толкова близо до Слънцето да се намират две кафяви джуджета (дори три, ако вземем под внимание, че Luh-16 е двойно) означава, че тяхната пространствена плътност в нашата Галактика е много висока, но те нямат висока светимост и е трудно да бъдат наблюдавани.

Именно ниската светимост беше причина WISE 0855-0714 да остане незабелязан до 2014 година, когато моят колега Кевин Луман (https://en.wikipedia.org/wiki/Kevin_Luhman) го откри с помощта на космическата обсерватория WISE (https://en.wikipedia.org/wiki/Wide-field_Infrared_Survey_Explorer). WISE е малък 40-см телескоп, изстрелян от НАСА през Декември 2009 година. За сравнение космическият телескоп Хъбъл (https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble_Space_Telescope) има диаметър 2.4 метра, а неговият наследник Джеймс Уеб ще има 6.5-метрово главно огледало. WISE работи в така наречения среден-инфрачервен диапазон – електромагнитно излъчване с дължиниа на вълната между 3.4 и 22 микрона. Точно в този диапазон излъчват най-голямата част от енергията си студените обекти, подобни на WISE 0855-0714. Но това е само едната от двете причини, откриването му да трябва да чака до влизането в работа на този сравнително нов космически телескоп.

Другата, и бих казал, по-важната причина е в стратегията на наблюденията, който предполагат една и съща област от небето да бъде „гледана“ от телескопа веднъж на всеки (приблизително) шест месеца. Обектите в околността на Слънчевата система се разопознават най-надеждно по техните големи паралакси (https://en.wikipedia.org/wiki/Parallax) на небето. Класическият пример за обяснение на паралакса е да си представите, че пътувате с кола по шосе покрай не особено далечен планински масив, и минавате покрай дърво. Близките дървоета буквало ще „летят“ на фона на планината, а дърветата по самата планина ще си „стоят“ неподвижни, както и самата планина. Шосето от Бургас за Стара Загора, Сините скали край Сливен и кое да е крайпътно дърво вършат работа, ако искате конкретен пример. Именно големия паралакс помогна на Кевин да разпознае и да докаже, че WISE 0855-0714 се намира съвсем близо до нас, разбира се по космически мащаби (статията за откритието в свободен достъп: http://arxiv.org/abs/1404.6501).

Дълго време наблюденията от космоса в средния инфрачервен диапазаон оставаха единствените, по които можеше да се съди за свойствата на WISE 0855-0714. Опитите това кафяво джудже да бъде наблюдавано от Земята след 2-3 часа експозиция, включително и от един мой аспирант, не се увенчаха с успех (http://arxiv.org/abs/1408.5424, http://arxiv.org/abs/1410.5649). Първата детекция от наземен телескоп дойде от телескопа Магелан – кадърът, получен след пет часа интеграция от Джаки Фахърти и нейните колеги показа обект, макар и не статически значим (само 2.7-сигма), но на правилно място. Статията в свободен достъп може да се види на: http://arxiv.org/abs/1408.4671. Новото наблюдение съответствува на модели за свръхстуденти кафяви обекти, които имат водни облаци в атмосферата си. Като се има предвид температурата на повърхността на WISE 0855-0714, може да се поздравим – човчеството вече знае за ски-курорт извън Слънчевата система.

Миналата седмица донесе богат урожай от наблюдения на WISE 0855-0714: инфрачервена фотометрия от телескопа Хъбъл (за която ще пиша друг път; http://arxiv.org/abs/1605.05618) и първия инфрачервен спектър от телескопа Джемини на Хаваите, получен от Ендрю Скемер от Калифорнийския университет в Санта Круз и неговите колеги (http://arxiv.org/abs/1605.04902). Спектърът покрива диапазона между 4.5 и 5.2 микрона и е продукт на 14.4 часа интеграция, получени в рамките на 13 различни нощи през периода Декември 2015 – Януари 2016. Наблюденията са правени само когато влажността на въздуха е особенно ниска; обратното означава висок фон и ниска прозрачност на атмосферата – два фактора, затрудняващи наблюденията в средната инфрачервена област. От наблюдателна гледна точка резултатът е забележително постижение, за което изкренно поздравявам колегите.

Полученият спектър много интересен. За съжаление няма много обекти, с които можем да го сравняваме – другите обекти с температура, подобна на температурата на WISE 0855-0714 са прекалено далече и прекалено слаби за подобни наблюдения. Остава Юпитер, който обаче около 4.5-4.7 микрона показва абсорпция от молекулата на фосфина (PH3), а спектърът на WISE 0855-0714 в този диапазон е плосък. Ако атмосферата на Юпитер беше в състояние на развниовесие, всичкият фосфор в нея щеше да е окислен (под формата на P4O6). Наличието на фосфин доказва, че атмосферата на Юпитер е турбулентна и динамична, поради което в нея се смесват материали от горещата й вътрешна част и от студента й атмосфера. Случаят с WISE 0855-0714 изглежда не е такъв, но по-слабата турбуленция може да не е единствената причина за разликата между този обект и Юпитер.

Друга молекула, която би могла да ни каже нещо повече за атмосферата на WISE 0855-0714 е CH3D – метан, в който единият водороден атом е заменен с деутериев атом. Деутерият се разрушава при по-масивните обекти и наличието му може да бъде доказателство за ниската маса на WISE 0855-0714. За съжаление неговите линии съвпадат с линиите на водата, което усложнява анализа; Скемер и колегите му са се отказали от опити да измерят количеството му.

Новополученият спектър отваря простор за работа на теоретиците, но дава насока и на бъдещите усилия да се изследват наблюдателно подобни свръхстудени обекти – чрез спектроскопия в диапазона 4.5-5 микрона, където те са най-ярки. Спектри на няколко кафяви джуджета от спектрални класове L и T бяка получени с японския космически телескоп AKARI (http://arxiv.org/abs/1210.3828), още няколко са достъпни за най-големите съвременни наземни телескопи; останалите ще трябва да чакат изстрелването на Джеймс Уеб.

Advertisements

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, космонавтика, наука, science

Press coverage of the Scholz’s star result


General news services:

BBC: http://www.bbc.com/news/science-environment-31519875

NBC: http://www.nbcnews.com/science/space/alien-star-missed-us-less-light-year-scientists-say-n307996

Daily Main: http://www.dailymail.co.uk/wires/pa/article-2959023/Solar-Systems-near-miss-revealed.html

The Huffington Post: http://www.huffingtonpost.com/2015/02/18/alien-star-solar-system_n_6708116.html

UPI: http://www.upi.com/Science_News/2015/02/18/Neighboring-star-once-came-within-a-single-light-year-of-the-sun/3581424273371/

The Telegraph: http://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/northamerica/usa/11419374/How-our-solar-system-survived-a-near-miss-with-another-star-70000-years-ago.html

Mirror: http://www.mirror.co.uk/news/uk-news/scholzs-star-70000-years-ago-5188432

International Business Times: http://www.ibtimes.co.uk/earth-had-extremely-close-encounter-scholzs-star-70000-years-ago-1488485

Time of India: http://www.nbcnews.com/science/space/alien-star-missed-us-less-light-year-scientists-say-n307996

RIA: http://ria.ru/space/20150218/1048284973.html

Gazeta.ru: http://www.gazeta.ru/science/2015/02/18_a_6416921.shtml

Independent, Macedonia: http://www.independent.mk/articles/14494/Alien+Star+Passed+Close+to+the+Sun

The special prize for fact-non-checking goes to the Russian newsletter Komsomolskaya Pravda, that made a colleague of mine from Belarus and myself Russians: http://www.kp.ru/daily/26343/3226499/

Science news services :

Nature: http://www.nature.com/news/star-buzzed-solar-system-during-human-prehistory-1.16958

Discovery: http://news.discovery.com/space/astronomy/star-blasted-through-our-solar-system-70000-years-ago-150218.htm

Spacedaily: http://www.spacedaily.com/reports/Close_Encounters_of_a_Scholz_Kind_999.html

Minimal coverage in Bulgaria, understandable given the on-going political crisis with the huge amount of money, that the government is attempting to borrow. The champions of promoting science are:

http://www.haskovo.net/news/180169/Predi-70-hil.-godini-v-Slanchevata-sistema-imalo-osthe-edna-zvezd

http://nakratko.bg/category/29/77005/

http://www.perunik.com/news/180169/Predi-70-hil.-godini-v-Slanchevata-sistema-imalo-osthe-edna-zvezda

I have to admit, I never heard of any of them before.

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Time magazine covers our results: finding a sub-stellar mass companion candidate in a nearby binary dwarf system


http://science.time.com/2013/12/17/very-sad-planet-orbits-very-sad-star/

More coverage:
http://www.spacedaily.com/reports/Nearby_failed_stars_may_harbor_planet_999.html

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science

Carnegie Observatories Press release: Nearby Failed Stars May Harbor Planet


http://obs.carnegiescience.edu/content/nearby-failed-stars-may-harbor-planet

Pasadena, CA— Astronomers, including Carnegie’s Yuri Beletsky, took precise measurements of the closest pair of failed stars to the Sun, which suggest that the system harbors a third, planetary-mass object.The research is published as a letter to the editor in Astronomy & Astrophysics available online at http://arxiv.org/abs/1312.1303.
Failed stars are known as brown dwarfs and have a mass below 8% of the mass of the Sun—not massive enough to burn hydrogen in their centers. This particular system, Luhman 16AB, was discovered earlier this year and is only 6.6 light-years away.
After the discovery announcement, several teams of astronomers, including the one with Beletsky, used a variety of telescopes to characterize the neighbouring couple.
After two-months of observations and extensive data analysis, Beletsky’s team, led by Henri Boffin of the European Southern Observatory (ESO), found that both objects have a mass between 30 and 50 Jupiter masses. By comparison, the Sun has a mass of about 1,000 Jupiter masses.
The two brown dwarfs are separated by about three times the distance between the Earth and the Sun. Binary brown dwarf systems are gravitationally bound and orbit about each other. Because these two dwarfs have so little mass, they take about 20 years to complete one orbit,” explained Beletsky.
The team used the FORS2 instrument on ESO’s Very Large Telescope at Paranal to image the brown dwarf couple in the best possible conditions, every 5 or 6 days over the period April 14, to June 22, 2013. Because of the instrument enabled the observers to make very precise measurements, the scientists were already able to detect tiny displacements of the two objects in their orbit during only this the two-month period.
The astronomers were able to measure the positions of the two brown dwarfs with ten times better accuracy than before and thereby detect even small perturbations of their orbit.
“We have been able to measure the positions of these two objects with a precision of a few milli-arcseconds,” said Boffin. “That is like a person in Paris being able to measure the position of someone in New York with a precision of 10 centimetres.”
The measurements were so fine that the astronomers were able to see some very small deviations from the expected motion of the two brown dwarfs around each other. The fact that the deviations appear correlated is a strong indication that a companion perturbs the motion of one of the two brown dwarfs. This companion is most likely a planetary-mass object, which has an orbital period between two months and a year.“Further observations are required to confirm the existence of a planet,” concludes Boffin. “But it may well turn out that the closest brown dwarf binary system to the Sun turns out to be a triple system!”
__________________
The team is composed of Henri Boffin, Kora Muzic, Valentin Ivanov, Andrea Mehner, Jean-Philippe Berger, Julien Girard, and Dimitri Mawet (ESO, Chile), Dimitri Pourbaix (Université Libre de Bruxelles, Belgium), Rudy Kurtev (Universidad de Valparaiso, Chile), and Yuri Beletsky (Carnegie Observatories at Las Campanas Observatory, Chile).

Leave a comment

Filed under astronomy, астрономия, наука, science