A Hubble-űrtávcső 1995-ös felvétele a Gliese 229 B jelű barna törpéről és nála sokkal fényesebb gazdacsillagáról, a Gliese 229 A jelű M típusú törpecsillagról. (S. Kulkarni (Caltech), D.Golimowski (JHU) and NASA)

A csillagászok nemrég felfedezték, hogy az első megerősített barna törpének, a Gliese 229 B-nek társa van. A felfedezés választ ad a barna törpe megfigyelt tömege, valamint a fejlődési modellek előrejelzései közötti ellentmondásra, és segít jobban megértenünk a barna törpék kevéssé ismert természetét.

Illusztráció egy barna törpéről. Ezek az égitestek valójában nem barnák, színskálájuk a vöröses-narancssárgától a majdnem feketéig terjed. (NASA / JPL-Caltech)

A Gliese 229 B-ről bizonyosodott be elsőként 1995-ben, hogy barna törpe: egy olyan égitest, amely átmenetet képez a bolygók és a csillagok között. A Jupiter tömegének nagyjából 13–80-szorosával bíró barna törpék nem elég nagyok ahhoz, hogy magjukban fenntartható hidrogénfúzió menjen végbe, mint a csillagokban, de a hidrogén egy nehezebb formáját, a deutériumot képesek „elégetni”, és emiatt nem nevezhetők bolygónak. (A legnehezebb barna törpék lítiumot is égetnek.) Miután a deutériumkészletük kimerül, a barna törpék folyamatosan lehűlnek, és egyre lejjebb csúsznak a színképtípusok létráján. A legfiatalabb, legnagyobb tömegű barna törpék M színképtípusúak, míg az idősebb vagy kisebb tömeggel bíró társaik az L, T és Y típusba sorolhatók.

A fejlett teleszkópoknak hála egyre jobban megismerjük ezeket az égitesteket, de még mindig jócskán van mit tanulnunk róluk, ráadásul a tanulmányozásukra és osztályozásukra tett kísérleteket rendre megzavarják összetett tulajdonságaik. Ez történt az első megerősített T típusú barna törpével, a Gliese 229 B-vel is.

Az égitest felfedezését követően a kutatók szubsztelláris evolúciós modellekkel elemezték annak spektrumát és fényességét, tömegét pedig 30 és 50 jupitertömeg közöttire becsülték. Több mint két évtizeddel később a barna törpe vörös törpecsillag körüli pályájának pontosabb megfigyelései lehetővé tették a kutatóknak, hogy kiszámítsák a dinamikai tömegét. A frissen kalkulált tömeg – 71 jupitertömeg – zavarba ejtő volt. A szubsztelláris égitestek lehűlésének modelljei szerint egyszerűen lehetetlen volt, hogy egy 71 jupitertömegű égitest, amelyik ilyen idős, mint a Gliese 229 B, ennyire alacsony hőmérsékletű legyen.

Egy láthatatlan kísérő létezését is bizonyítja a Gliese 229 A és 229 B relatív radiális sebességének nagysága, valamint a Gliese 229 B radiális sebességének a két időszak közötti különbsége is. (S. Whitebook et al. / Astrophysical Journal Letters 2024)

A dinamikai tömegre vonatkozó mérések és az fejlődési modell előrejelzései közötti ellentmondások arra vezették a kutatókat, hogy a Gliese 229 B valójában kettőscsillag: egy barna törpe és egy láthatatlan társcsillag kettőse. 2022 márciusában és novemberében Samuel Whitebook (University of California) és munkatársai a Keck Obszervatórium egyik hatalmas távcsövét a Gliese 229 rendszerre irányították, és a nagy felbontású echelle spektrográffal kerestek arra utaló jeleket, hogy a Gliese 229 B-re egy kísérő gravitációja hat. A kutatók azt találták, hogy a Gliese 229 B radiális sebessége nem felel meg a szabályos, csillag körüli pályával kapcsolatos elvárásoknak. A radiális sebesség változása 11σ volt a megfigyelések között, ami azt jelenti, hogy a Gliese 229 B nem lehet egyedül.

A kísérő égitest keringési idejének és tömegének valószínűségi eloszlása. (S. Whitebook et al. / Astrophysical Journal Letters 2024)

Mit tudunk eddig a most felfedezett égitestről? A jelenlegi megfigyelések alapján pontosan nem határozhatjuk meg a kísérő tulajdonságait. A kutatók szerint a tömege valahol 15 és 35 jupitertömeg közötti, a keringési ideje pedig néhány nap és 60 nap közé esik. A jövőbeni megfigyelések pontosítják majd a pályáját, és jobb becsléseket adnak majd a két égitest tömegére is.

Ez a felfedezés nemcsak a Gliese 229 B rejtélyét oldja meg, de segíthet magyarázatot adni más, fősorozati csillagok körül keringő, látszólag túl nagy tömegű T típusú törpék viselkedésére, melyekből többet is felfedeztek az elmúlt évtizedben. Ha a jövőbeni vizsgálatok kimutatják, hogy ezek a túl nagy tömegű T típusú törpék valójában kettőscsillagok, az azt jelentheti, hogy a fősorozati csillagok körül keringő T típusú törpecsillagoknak nagy valószínűséggel van társuk.

Az eredményeket közlő tanulmány a The Astrophysical Journal Letters című szaklapban jelent meg.

Forrás: Sky & Telescope