Afbeelding tegoed: UofM
Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben bewijs verzameld dat bruine dwergsterren een zeer vergelijkbaar leven hebben als de vroege stadia die onze eigen zon doormaakte toen deze voor het eerst werd gevormd. Ze ontdekten dat de meeste bruine dwergen een schijf hadden van een miljoen jaar oud, wat erg lijkt op jonge sterren op dezelfde leeftijd. Andere waarnemingen toonden aan dat ze materiaal van de schijf op dezelfde manier opnemen als sterren.
In kosmische kringen zijn bruine dwergen een soort flop. Deze vrij zwevende hemellichamen zijn te groot om als echte planeten te worden beschouwd, maar zijn niet massief genoeg om sterren te zijn, en worden soms ook wel mislukte sterren genoemd. Maar vormen ze zich echt zoals sterren, door ineenstortende gaswolken, of is hun oorsprong compleet anders? Een reeks publicaties van de astronoom Ray Jayawardhana van de Universiteit van Michigan en medewerkers, waaronder een paper in het nummer van Science van 16 januari, toont aan dat bruine dwergen en zonachtige sterren op vrijwel dezelfde manier worden geboren. "Ze hebben in ieder geval zeer vergelijkbare baby's, wat kan betekenen dat ze ook een zeer vergelijkbare oorsprong hebben", zegt Jayawardhana, een assistent-professor in de astronomie.
Sterren vormen zich in koude wolken van gas en stof in de interstellaire ruimte. Dichte klonten binnen deze wolken trekken samen onder hun eigen zwaartekracht, spinnen daarbij op en verzamelen materiaal uit de omgeving op een schijf. Uiteindelijk, als een groeiende protoster voldoende massa verzamelt, wordt zijn kern heet en dicht genoeg om kernfusie te laten plaatsvinden en begint de nieuwe ster te schijnen. Sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat bruine dwergen zich op dezelfde manier vormen, maar simpelweg niet genoeg massa verzamelen om waterstoffusie te doen ontbranden, en uit berekeningen blijkt dat het in theorie theoretisch mogelijk is dat objecten met een massa zo laag als die van bruine dwergen op deze manier worden geboren.
Maar andere wetenschappers hebben voorgesteld dat bruine dwergen runts zijn die uit stellaire nesten zijn geschopt. In dit scenario worden bruine dwergen geboren in meerdere sterrenstelsels en strijden ze met hun broers en zussen om materie uit de geboortewolk. In dergelijke systemen kan het langzaamst groeiende object worden uitgeworpen voordat het genoeg materiaal verzamelt om een ster te worden, suggereren computersimulaties.
Een manier om onderscheid te maken tussen de twee mogelijkheden is door stof- en gasschijven rond jonge bruine dwergen te bestuderen. Als bruine dwergen zich vormen zoals sterren, zouden ze grote, langlevende aanwasschijven moeten hebben zoals die rond jonge sterren. Maar als ze uit meerdere stersystemen zijn uitgestoten, moeten hun schijven worden afgeschoren door de zwaartekrachtinteracties die tot uitwerping leiden.
Jayawardhana en collega's zochten naar stoffige schijven rond jonge bruine dwergen door hun infraroodemissie te observeren met de 8 meter Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory in Chili en de 10 meter lange Keck I-telescoop op Hawaï. Omdat stofdeeltjes in een schijf licht absorberen en de energie opnieuw uitstralen bij infraroodgolflengten, zal een bruine dwerg met een schijf meer infrarood licht uitstralen dan een dwerg zonder schijf.
"We ontdekten dat de meeste bruine dwergen op een leeftijd van een miljoen jaar of zo omringd zijn door stoffige schijven", zegt Jayawardhana. "Dat is vergelijkbaar met jonge sterren van dezelfde leeftijd." Hoewel het niet mogelijk is om direct de grootte van de schijven te bepalen, suggereert hun aanwezigheid rond enkele bruine dwergen van wel 10 miljoen jaar oud dat ze niet in het vroege leven worden weggewerkt.
Andere spectroscopische waarnemingen, met behulp van de dubbele 6,5-meter Magellan-telescopen in Chili (waarin de Universiteit van Michigan een partnerinstelling is) en de Keck I-telescoop, toonden aan dat bruine dwergen ook materiaal van omringende schijven op dezelfde manier opnemen als sterren? Hoewel in een langzamer tempo. "We detecteren veelbetekenende tekenen van gas dat van de binnenrand van de schijf naar de bruine dwerg stroomt met snelheden van meer dan honderd kilometer per seconde", zei Jayawardhana. In één intrigerend geval hebben astronomen ook aanwijzingen dat er materiaal uit de polen van een bruine dwerg komt. Dergelijke stralen zijn gezien bij jonge sterren van dezelfde leeftijd, maar tot nu toe niet bij bruine dwergen. "Indien bevestigd, zou de aanwezigheid van straaljagers de zaak voor opmerkelijk vergelijkbare baby's voor bruine dwergen en zonachtige sterren verder versterken", zegt Jayawardhana, wiens medewerkers Subhanjoy Mohanty (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Gibor Basri (University of California) omvatten. , Berkeley), David Barrado y Navascues (Laboratory of Space Astrophysics and Fundamental Physics in Madrid, Spanje), David Ardila (Johns Hopkins University), Beate Stelzer (Astronomical Observatory of Palermo in Italië) en Karl Haisch, Jr. en Diane Paulson (beide aan de Universiteit van Michigan).
"Ik zou niet zeggen dat het verhaal is ondertekend, verzegeld en afgeleverd", zei Jayawardhana, "maar het overwicht aan bewijs neigt sterk in de richting van deze dingen die zich op dezelfde manier vormen als sterren." En het tot nu toe blootgelegde bewijs leidt tot nog meer prikkelende vooruitzichten. "Nu we weten dat veel jonge bruine dwergen omgeven zijn door schijven," zei hij, "kan ik me niet afvragen of er kometen en asteroïden - zo niet kleine planeten - in deze schijven zouden kunnen ontstaan."
Dit onderzoek werd voornamelijk ondersteund door een subsidie van de National Science Foundation.
Oorspronkelijke bron: University of Michigan News Release
