Astronomi našli smeđeg patuljka koji je vreliji od Sunca

Poređenje smeđeg patuljka sa Suncem, Jupiterom i Zemljom Source: NASA/JPL

Binarni sistem udaljen 1.400 svetlosnih godina pojačava toplotu i mogao bi pomoći ekspertima da bolje razumeju klasu egzoplaneta poznatu kao ultravreli jupiteri – gasoviti džinovi koji su vrlo blizu svojim ogromnim matičnim zvezdama.

Taj jedinstveni sistem uključuje smeđeg patuljka čija temperatura dostiže otprilike 7.700 stepeni Celzijusovih. To ga čini vrelijim od Sunca, čija površina ima 5.500 stepeni, piše Astronomy.

Preporučujemo

Međutim, vrlo visoka temperatura smeđeg patuljka nije proizvod neke interne nuklearne reakcije po sebi: umesto toga, on kruži veoma blizu svom saputniku, belom patuljku nazvanom WD 0032-317, koji ga zasipa radijacijom. Noćna strana smeđeg patuljka – strana neosvetljena belim patuljkom – hladnija je skoro 6.000 stepeni.

Ovaj par zvezda mogao bi pomoći naučnicima da više saznaju o egzoplanetama koje kruže veoma blizu vrelih, masivnih zvezda. Jaki naleti ultraljubičastog zračenja sa takvih zvezda mogu učiniti da atmosfere tih planeta ispare i čak pretvoriti planetarni materijal u paru. Međutim, taj proces je težak za proučavanje.

Sistem belog i smeđeg patuljka može poslužiti kao analogija za ultravreli sistem Jupitera, što je mnogo lakše posmatrati. „Jupiterski analogoni omogućavaju indirektno proučavanje atmosfera džinovskih planeta jer bi smeđi patuljci trebalo da imaju atmosfere vrlo slične atmosferama gasovitih džinova“, kaže Naama Halakoun, opservacioni astrofizičar iz Vajcmanovog instituta za nauku u Izraelu.

Pogrešna identifikacija

Sistem WD 0032-317 su prvo videli astronomi koji su istraživali stotine belih patuljaka početkom 2000-ih pomoću Veoma velikog teleskopa u Opservatoriji Paranal u Čileu. Beli patuljak je zvezda koja je stigla u konačnu fazu svog života – nakon širenja u crvenog džina, dok joj nestaje goriva ona odbacuje svoje spoljašnje slojeve i sve što ostane je vrelo, inertno jezgro.

WD 0032-317 je prvobitno označen kao binarni sistem dva bela patuljka, ali kad su Halakoun i njen tim pregledali podatke uočili su znakove koji su više govorili o smeđem patuljku kao saputniku.

Smeđi patuljci nisu ni planete ni zvezde, već nešto između: barem 13 puta masivniji nego Jupiter, ali ne dovoljno masivni da generišu toplotu i pritisak za fuziju vodonika u helijum. Zbog toga ih ponekad nazivaju neuspele zvezde. Ovaj smeđi patuljak je možda jedan od najvećih dosad pronađenih, težak oko 75-88 Jupitera.

Tokom daljih opservacija, istraživači su primetili emisiju koja dolazi sa strane uvek okrenute prema belom patuljku. Prvobitno nije primećena pre dve decenije pošto su prvobitne opservacije rađene kad je saputnikova noćna strana bila okrenuta prema teleskopu.

U novim podacima je dnevna strana smeđeg patuljka okrenuta prema teleskopu. „Mogli smo da vidimo liniju emisije koja dolazi sa ozračene strane saputnika“, rekla je Halakoun. „Bila sam zbunjena. Prvo sam pomislila da sam uradila nešto pogrešno tokom procesa redukcije podataka“.

Analogija za vrele jupitere

Astronomi bi voleli da posmatraju kako planetarne atmosfere vrelih jupitera reaguju na intenzivnu radijaciju zvezde i vide planetu toliko sprženu da njeni molekuli počinju da se raspadaju. Međutim, takve ultravrele jupitere je teško posmatrati i detektovati. Astronomi znaju za samo jedan takav primer: KELT-9b, koji je toliko vreo da odbacuje materijal iza sebe, poput kometinog repa.

Ultravrele jupitere je teško pronaći delom zbog blještavosti njihovih velikih obližnjih zvezda. Stvari dalje komplikuje to što takve zvezde rotiraju brzo i sklone su zvezdanim olujama. Astronomi često mere masu neke egzoplanete mereći crveni pomak i plavi pomak spektralnih linija matične zvezde dok ona podrhtava zbog gravitacione sile egzoplanete. Međutim, kad se velika zvezda vrti brzo sa erupcijom plamena, brzo kretanje materijala zvezde otežava astronomima da razaznaju njeno podrhtavanje.

Zbog toga su astronomi zainteresovani za smeđe patuljke koji blisko kruže oko belih patuljaka kao analoge za ultravrele jupitere. Relativne veličine tih objekata čine smeđeg patuljka lakšim za posmatranje: smeđi patuljak ima otprilike isti prečnik kao vreli jupiter, ali su beli patuljci mnogo manji nego većina zvezda – otprilike veliki kao Zemlja. Da, i dalje mogu emitovati dovoljno rezidualne toplote da sprže obližnje saputnike: u slučaju WD 0032–317, količina ekstremne ultraljubičaste radijacije koju smeđi patuljak prima od svog belog patuljka je 5.600 puta veća nego u slučaju KELT-9b.

Zvezdana evolucija

Pored toga što je model za ultravrele jupitere, sistem WD 0032–317 takođe omogućava naučnicima uvid u evoluciju zvezda.

Na osnovu modela zvezdane evolucije, smeđi patuljak se čini barem nekoliko milijardi godina star. Međutim, beli patuljak je i dalje ektremno vreo, što znači da je prošlo samo oko milion godina otkako je postao beli patuljak. Štaviše, beli patuljak ima masu od oko 0,4 puta mase Sunca. Prema teoriji, tako mali beli patuljak ne može postojati sam za sebe – zvezdi tako male mase bilo bi potrebno više od starosti univerzuma da dostigne fazu belog patuljka.

Halakoun misli da je smeđi patuljak pomogao da beli patuljak dođe u svoje današnje stanje pošto su, u jednom trenutku, imali zajedničko „kućište“. Evolucija putem zajedničkog kućišta je faza u razvoju života binarne zvezde kad dve zvezde ili objekta kruže unutar zajedničkog gasnog omotača. U ovom slučaju, zajednički omotač je nastao kad se primarna zvezda proširila u crvenog džina, obuhvatajući smeđeg patuljka.

Smeđi patuljak je možda pomogao da primarna zvezda odbaci deo svoje mase i postane beli patuljak ranije nego što se očekuje za jednu zvezdu, kaže Halakoun. „To je stvarno mlad, brz sistem zajedničkog kućišta. Takođe se nadamo da će nam taj sistem i drugi takvi sistemi pomoći da bolje utvrdimo teorijske modele koje imamo za objašnjavanje binarnih kretanja“.

(Telegraf Nauka/Astronomy)