I ett första samarbete i sitt slag, NASA:s rymdteleskop Spitzer och Swift gick samman för att observera en händelse med mikrolinser, när en avlägsen stjärna ljusnar på grund av gravitationsfältet hos åtminstone ett kosmiskt objekt i förgrunden. Denna teknik är användbar för att hitta kroppar med låg massa som kretsar runt stjärnor, såsom planeter. I detta fall, observationerna avslöjade en brun dvärg.

Bruna dvärgar tros vara den felande länken mellan planeter och stjärnor, med massor upp till 80 gånger större än Jupiter. Men deras centra är inte tillräckligt varma eller täta för att generera energi genom kärnfusion på det sätt som stjärnor gör. Nyfiket, forskare har funnit att för stjärnor ungefär samma massa som vår sol, mindre än 1 procent har en brun dvärg som kretsar inom 3 AU (1 AU är avståndet mellan jorden och solen). Detta fenomen kallas "den bruna dvärgöknen".

Den nyupptäckta bruna dvärgen, som kretsar kring en värdstjärna, kan bebo denna öken. Spitzer och Swift observerade mikrolinsningshändelsen efter att ha tipsats av markbaserade mikrolinsundersökningar, inklusive Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE). Upptäckten av denna bruna dvärg, med det svårhanterliga namnet OGLE-2015-BLG-1319, är första gången två rymdteleskop har samarbetat för att observera en mikrolinsningshändelse.

"Vi vill förstå hur bruna dvärgar bildas runt stjärnor, och varför det finns en lucka i var de finns i förhållande till sina värdstjärnor, sa Yossi Shvartzvald, en NASA-postdoktor baserad vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, och huvudförfattare till en studie publicerad i Astrofysisk tidskrift . "Det är möjligt att 'öknen' inte är så torr som vi tror."

Vad är mikrolinsning?

I ett mikrolinsningsevenemang, en bakgrundsstjärna fungerar som en ficklampa för betraktaren. När ett massivt föremål passerar framför bakgrundsstjärnan längs siktlinjen, bakgrundsstjärnan blir ljusare eftersom förgrundsobjektet avböjer och fokuserar ljuset från bakgrundskällans stjärna. Beroende på massan och inriktningen av det mellanliggande föremålet, bakgrundsstjärnan kan kort verka tusentals gånger ljusare.

Ett sätt att bättre förstå linssystemets egenskaper är att observera mikrolinsningshändelsen från mer än en utsiktspunkt. Genom att låta flera teleskop registrera bakgrundsstjärnans ljusning, forskare kan dra fördel av "parallax, " den uppenbara skillnaden i position för ett föremål sett från två punkter i rymden. När du håller tummen framför näsan och stänger vänster öga, öppna den och stäng ditt högra öga, din tumme verkar röra sig i rymden – men den stannar kvar med två ögon öppna. I samband med mikrolinsning, Att observera samma händelse från två eller flera vitt åtskilda platser kommer att resultera i olika förstoringsmönster.

"När du har flera observationsplatser, som jorden och en, eller i det här fallet, två rymdteleskop, det är som att ha flera ögon för att se hur långt borta något är, " Sa Shvartzvald. "Från modeller för hur mikrolinsing fungerar, vi kan sedan använda detta för att beräkna förhållandet mellan föremålets massa och dess avstånd."

Den nya studien

Spitzer observerade det binära systemet som innehöll den bruna dvärgen i juli 2015, under de två sista veckorna av rymdteleskopets mikrolinskampanj för det året.

Medan Spitzer är över 1 AU bort från jorden i en släpande omloppsbana runt solen, Swift befinner sig i en låg omloppsbana runt jorden och omger vår planet. Swift såg också det binära systemet i slutet av juni 2015 genom mikrolinsning, representerar första gången detta teleskop hade observerat en mikrolinsningshändelse. Men Swift är inte tillräckligt långt borta från markbaserade teleskop för att få en väsentligt annorlunda bild av just denna händelse, så ingen parallax uppmättes mellan de två. Detta ger forskare insikter i gränserna för teleskopets kapacitet för vissa typer av objekt och avstånd.

"Våra simuleringar tyder på att Swift skulle kunna mäta denna parallax för närliggande, mindre massiva föremål, inklusive "fritt flytande planeter, som inte kretsar kring stjärnor, sa Shvartzvald.

Genom att kombinera data från dessa rymdbaserade och markbaserade teleskop, forskare fastställde att den nyupptäckta bruna dvärgen är mellan 30 och 65 Jupitermassor. De fann också att den bruna dvärgen kretsar kring en K-dvärg, en typ av stjärna som tenderar att ha ungefär hälften av solens massa. Forskare fann två möjliga avstånd mellan den bruna dvärgen och dess värdstjärna, baserat på tillgängliga data:0,25 AU och 45 AU. Avståndet på 0,25 AU skulle sätta detta system i den bruna dvärgöknen.

"I framtiden, vi hoppas få fler observationer av mikrolinsningshändelser från flera perspektiv, tillåter oss att ytterligare undersöka egenskaperna hos bruna dvärgar och planetsystem, " sa Geoffrey Bryden, JPL-forskare och medförfattare till studien.