Bruna dvärgar är inte riktigt stjärnor och är inte riktigt planeter, och en ny studie tyder på att det kan finnas fler av dem som lurar i vår galax än vad forskare tidigare trodde.

En ny studie ger en lockande förklaring till hur ett säreget kosmiskt objekt kallat WISEA J153429.75-104303.3 – med smeknamnet "The Accident" – kom till. Olyckan är en brun dvärg. Även om de formar sig som stjärnor, dessa objekt har inte tillräckligt med massa för att starta kärnfusion, processen som får stjärnor att lysa. Och medan bruna dvärgar ibland trotsar karaktärisering, astronomer har ett bra grepp om deras allmänna egenskaper.

Eller de gjorde det, tills de hittade den här.

Olyckan fick sitt namn efter att ha upptäckts av ren tur. Det gled förbi vanliga sökningar eftersom det inte liknar någon av de drygt 2, 000 bruna dvärgar som hittills hittats i vår galax.

När bruna dvärgar åldras, de svalnar, och deras ljusstyrka i olika våglängder av ljus ändras. Det är inte olikt hur vissa metaller, vid uppvärmning, gå från ljust vitt till djupt rött när de svalnar. Olyckan förvirrade forskarna eftersom den var svag i vissa viktiga våglängder, tyder på att det var väldigt kallt (och gammalt), men ljus i andra, indikerar en högre temperatur.

"Detta objekt trotsade alla våra förväntningar, " sa Davy Kirkpatrick, en astrofysiker vid IPAC vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. Han och hans medförfattare hävdar i sin nya studie, dyker upp i The Astrophysical Journal Letters , att Olyckan kan vara 10 till 13 miljarder år gammal – åtminstone dubbelt så hög medianålder som andra kända bruna dvärgar. Det betyder att den skulle ha bildats när vår galax var mycket yngre och hade en annan kemisk sammansättning. Om så är fallet, det finns sannolikt många fler av dessa gamla bruna dvärgar som lurar i vårt galaktiska grannskap.

En märklig profil

Olyckan upptäcktes först av NASA:s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), lanserades 2009 under namnet WISE och sköts av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Eftersom bruna dvärgar är relativt coola föremål, de utstrålar mestadels infrarött ljus, eller våglängder längre än vad det mänskliga ögat kan se.

För att ta reda på hur olyckan kan ha sådana till synes motsägelsefulla egenskaper – vissa tyder på att det är väldigt kallt, andra tyder på att det är mycket varmare – forskarna behövde mer information. Så de observerade det i ytterligare infraröda våglängder med ett markbaserat teleskop vid W. M. Keck Observatory på Hawaii. Men den bruna dvärgen verkade så svag i de våglängderna, de kunde inte upptäcka det alls, uppenbarligen bekräftar deras förslag att det var väldigt kallt.

Därefter gav de sig ut för att avgöra om mörkret berodde på att Olyckan var längre än förväntat från jorden. Men så var det inte, enligt exakta avståndsmätningar av NASA:s rymdteleskop Hubble och Spitzer. Efter att ha bestämt objektets avstånd - cirka 50 ljusår från jorden - insåg teamet att det rör sig snabbt - cirka en halv miljon miles per timme (800, 000 km/h). Det är mycket snabbare än alla andra bruna dvärgar som är kända för att vara på detta avstånd från jorden, vilket betyder att det antagligen har suttit runt galaxen under en lång tid, möter massiva föremål som accelererar den med sin gravitation.

Med en hög av bevis som tyder på att olyckan är extremt gammal, forskarna föreslår att dess konstiga egenskaper inte alls är konstiga och att de kan vara en ledtråd till dess ålder.

När Vintergatan bildades för cirka 13,6 miljarder år sedan, den bestod nästan helt av väte och helium. Andra element, som kol, bildas inuti stjärnor; när de mest massiva stjärnorna exploderade som supernovor, de spred elementen över hela galaxen.

Metan, består av väte och kol, är vanligt hos de flesta bruna dvärgar som har en temperatur som liknar The Accident. Men The Accidents ljusprofil tyder på att den innehåller väldigt lite metan. Som alla molekyler, metan absorberar specifika våglängder av ljus, så en metanrik brun dvärg skulle vara svag i de våglängderna. Olyckan, däremot är ljus i dessa våglängder, vilket kan tyda på låga halter av metan.

Således, ljusprofilen för The Accident kunde matcha den hos en mycket gammal brun dvärg som bildades när galaxen fortfarande var kolfattig; mycket lite kol vid bildning betyder mycket lite metan i dess atmosfär idag.

"Det är inte en överraskning att hitta en så här gammal brun dvärg, men det är en överraskning att hitta en på vår bakgård, sa Federico Marocco, en astrofysiker vid IPAC vid Caltech som ledde de nya observationerna med hjälp av Keck- och Hubble-teleskopen. "Vi förväntade oss att bruna dvärgar så här gamla existerar, men vi förväntade oss också att de skulle vara otroligt sällsynta. Chansen att hitta en så nära solsystemet kan vara en lycklig slump, eller det säger oss att de är vanligare än vi trodde."

En lycklig olycka

För att hitta fler uråldriga bruna dvärgar som The Accident – ​​om de är där ute – kanske forskare måste ändra hur de söker efter dessa föremål.

Olyckan upptäcktes av medborgarforskaren Dan Caselden, som använde ett onlineprogram han byggde för att hitta bruna dvärgar i NEOWISE-data. Himlen är full av föremål som utstrålar infrarött ljus; i stort sett, dessa föremål verkar förbli fixerade på himlen, på grund av deras stora avstånd från jorden. Men eftersom bruna dvärgar är så svaga, de är bara synliga när de är relativt nära jorden, och det betyder att forskare kan observera dem röra sig över himlen under månader eller år. (NEOWISE kartlägger hela himlen ungefär en gång var sjätte månad.)

Caseldens program försökte ta bort de stationära infraröda objekten (som avlägsna stjärnor) från NEOWISE-kartorna och markera rörliga objekt som hade liknande egenskaper som kända bruna dvärgar. Han tittade på en sådan brun dvärgkandidat när han såg en annan, mycket svagare föremål som rör sig snabbt över skärmen. Detta skulle visa sig vara WISEA J153429.75-104303.3, som inte hade markerats eftersom det inte matchade programmets profil av en brun dvärg. Caselden fångade den av en slump.

"Denna upptäckt säger oss att det finns mer variation i bruna dvärgkompositioner än vi har sett hittills, " sa Kirkpatrick. "Det finns förmodligen fler konstiga där ute, och vi måste tänka på hur vi ska leta efter dem."

Lanserades 2009, rymdfarkosten WISE lades i viloläge 2011 efter att ha avslutat sitt primära uppdrag. I september 2013, NASA återaktiverade rymdfarkosten med det primära målet att skanna efter objekt nära jorden, eller NEOs, och uppdraget och rymdfarkosten döptes om NEOWISE. JPL, en division av Caltech, hanterade och drev WISE för NASA:s Science Mission Directorate (SMD). Uppdraget valdes ut konkurrenskraftigt under NASA:s Explorers Program som sköts av byråns Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. NEOWISE är ett projekt av JPL, en division av Caltech, och University of Arizona, stöds av NASA:s Planetary Defense Coordination Office.