Obserwacje wykonane za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu VLT, należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego, a także dwoma innymi teleskopami, znalazły nowego kandydata na najchłodniejszą znaną gwiazdę: brązowego karła w układzie podwójnym. Brązowy karzeł ma temperaturę taką jak właśnie zaparzona herbata - czyli gorącą w ludzkim mniemaniu, ale niesamowicie chłodną w przypadku powierzchni gwiazdy. Obiekt jest na tyle chłodny, że może przekraczać niewyraźną granicę dzielącą małe, chłodne gwiazdy od dużych planet.

Brązowe karły to nieudane gwiazdy: mają zbyt małą masę, aby grawitacja zapoczątkowała reakcje termojądrowe, dzięki którym świecą gwiazdy. Nowoodkryty brązowy karzeł, oznaczony jako CFBDSIR 1458+10B, jest słabszym składnikiem układu podwójnego złożonego z dwóch brązowych karłów, który znajduje się 75 lat świetlnych od Ziemi.

CFBDSIR 1458+10 to nazwa układu podwójnego. Jego składniki nazywane są CFBDSIR 1458+10A oraz CFBDSIR 1458+10B, z których ten drugi jest słabszy i chłodniejszy. Wygląda na to, że okrążają się w odległości około trzykrotnie większej niż dystans pomiędzy Ziemia a Słońcem, z okresem około trzydziestu lat.

Do udowodnienia, że składnik jest bardzo chłodny, jak na standardy brązowych karłów, został użyty X-shooter, spektrograf pracujący na Bardzo Dużym Teleskopie VLT. "Byliśmy bardzo zafascynowani, gdy odkryliśmy, że obiekt ma tak niską temperaturę, ale nawet nie domyślaliśmy się, że okaże się układem podwójnym zawierającym jeszcze bardziej interesujący i chłodniejszy składnik" - powiedział Philippe Delorme z Instytutu Planetologii i Astrofizyki w Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier), współautor publikacji. CFBDSIR 1458+10 to najchłodniejszy układ podwójny brązowych karłów odkryty do tej pory.

Słabszy z dwóch składników okazał się mieć temperaturę około 100 stopni Celsjusza - punkt wrzenia wody, niewiele różną od temperatury w saunie. Dla porównania temperatura powierzchni Słońca to około 5500 stopni Celsjusza. "Spodziewamy się, że w takich temperaturach brązowy karzeł będzie miał własności inne niż dotychczas poznane obiekty tej kategorii, bardziej zbliżone do własności olbrzymich egzoplanet - może nawet mieć w atmosferze chmury składające się z wody" - powiedział Michael Liu z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego, główny autor publikacji opisującej wyniki badań. "Gdy w przyszłości zaczniemy wykonywać zdjęcia planetarnych gazowych olbrzymów okrążających podobne do Słońca gwiazdy, spodziewam się, że wiele z nich będzie wyglądać tak jak CFBDSIR 1458+10B."

Poznawanie sekretów tego unikalnego obiektu wymagało zaangażowania trzech różnych teleskopów. Fakt, że CFBDSIR 1458+10 jest układem podwójnym, został odkryty przy użyciu systemu optyki adaptywnej z laserową gwiazdą porównania pracującego na teleskopie Keck II na Hawajach. Optyka adaptywna usuwa większość zniekształceń powodowanych przez atmosferę, poprawiając ostrość obrazu o czynnik dziesięć i pozwalając na rozdzielenie układów podwójnych o bardzo małej separacji. Liu wraz ze swoim zespołem użyli następnie Teleskopu Kanadyjsko-Francusko-Hawajskiego, pracującego także na Hawajach, aby za pomocą kamery podczerwonej wyznaczyć odległość do dwójki brązowych karłów. Astronomowie mierzą widoczny ruch brązowych karłów względem tła bardziej odległych gwiazd. Spowodowany jest on zmieniającą się pozycją Ziemi na orbicie wokół Słońca. Efekt znany jest jako paralaksa i pozwolił astronomom na wyznaczenie odległości do układu brązowych karłów. Na koniec do zbadania podczerwonego widma obiektów i wyznaczenia temperatury użyto teleskopu VLT.

Polowanie na chłodne obiekty to bardzo gorący temat w astronomii. Kosmiczny Teleskop Spitzera zidentyfikował niedawno dwa inne słabe obiekty konkurujące do miana najchłodniejszych znanych brązowych karłów, jednak ich temperatury nie zostały do tej pory precyzyjnie wyznaczone. Przyszłe obserwacje pozwolą na lepsze porównanie ich z CFBDSIR 1458+10B. Liu i jego współpracownicy planują ponowne obserwacje CFBDSIR 1458+10B, aby lepiej wyznaczyć własności brązowego karła i rozpocząć śledzenie orbity układu podwójnego, co po dekadzie monitorowania pozwoli astronomom na wyznaczenie masy układu.

Wyniki badań zostały zaprezentowane w artykule "CFBDSIR J1458+1013B: A Very Cold (>T10) Brown Dwarf in a Binary System", Liu et al., który ukaże się w Astrophysical Journal.

Skład zespołu badawczego: Michael C. Liu (Institute for Astronomy [IfA], University of Hawaii, USA), Philippe Delorme (Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, France [IPAG]), Trent J. Dupuy (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Brendan P. Bowler (IfA), Loic Albert (Canada-France-Hawaii Telescope Corporation, Hawaii, USA), Etienne Artigau (Université de Montréal, Kanada), Celine Reylé (Observatoire de Besançon, Francja), Thierry Forveille (IPAG) oraz Xavier Delfosse (IPAG).

Źródło: ESO