Illustrationen är en konstnärsvy av ett av SPECULOOS-teleskopen, med den förmörkande binära bruna dvärgen på himlen. Den tredje röda pricken, är en tredje närliggande brun dvärg, som också är en del av samma system. Boken på sidan visar uppgifterna som ledde till upptäckten. På den vänstra sidan är förmörkelsen fångad av SPECULOOS medan den högra sidan visar data från Keck och VLT. Kredit:University of Birmingham / Amanda J. Smith.
Astronomer som arbetar med "första ljus"-resultat från ett nyligen beställt teleskop i Chile gjorde en slumpmässig upptäckt som ledde till identifieringen av ett sällsynt förmörkande binärt brunt dvärgsystem.
Upptäckten, publiceras idag i Natur astronomi , leddes av ett internationellt team av forskare, inklusive forskare vid University of Birmingham, arbetar med projektet SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). SPECULOOS involverar University of Birmingham i samarbete med University of Liège, University of Cambridge, universitetet i Bern, Institutet för astrofysik på Kanarieöarna, Massachusetts Institute of Technology, och andra partnerinstitutioner.
SPECULOOS uppdrag är att undersöka planeter som omger ultracoola dvärgar, en kategori som inkluderar de minsta stjärnorna som finns, samt föremål som kallas "bruna dvärgar". Bruna dvärgar är "substellära" objekt, vilket betyder att de har mindre massa än en stjärna men mer än en planet. Bruna dvärgar kan inte upprätthålla fusionen av väte till helium, en process som driver ljuset från normala stjärnor som solen.
Astronomer förutspår att dessa ultracoola dvärgar bör vara värd för stora populationer av närliggande, potentiellt beboeliga stenplaneter, erbjuder en mängd möjligheter att utforska en mångfald av atmosfärer och klimat. Ett exempel är 7-planetsystemet TRAPPIST-1, som upptäcktes av medlemmar i samma team.
Strax efter konstruktionen av de första SPECULOOS-teleskopen, och under testobservationer, laget riktade in sig på den kända bruna dvärgen 2MASSW J1510478-281817, sedan bytt namn till 2M1510, i stjärnbilden Vågen. SPECULOOS-observationerna fick en tydlig signal som fick forskarna att spekulera i att 2M1510 kan vara två bruna dvärgar istället för en, i omloppsbana runt varandra.
Dr Michael Gillon, Huvudutredare för SPECULOOS-projektet, sa:"Bland de första testobservationerna vi gjorde, vi vände ett av våra teleskop till en känd brun dvärg. Men plötsligt verkade föremålet bli mörkare i cirka 90 minuter, vilket tydde på att en förmörkelse just ägde rum."
Artem Burdanov, en postdoktor vid MIT tillade:"Vi insåg snabbt att vi förmodligen tittade på två förmörkande bruna dvärgar, den ena passerar framför den andra, en konfiguration som är mycket sällsyntare än planetsystem."
Forskarna kunde bekräfta sin hypotes med två kraftfullare teleskop, 10m Keck-teleskopet på Hawaii, och 8m Very Large Telescope i Chile. VLT är baserad på samma plats som SPECULOOS-teleskopen som användes för att göra observationerna. Keck och VLT har känsliga spektrometrar som kan användas för att mäta himmelsobjekts hastigheter. I fallet med 2M1510, astronomerna upptäckte hastigheterna för båda bruna dvärgarna när de kretsar runt varandra.
"Från det allra första spektrumet vi fick, vi kunde säga att vi hade en spännande binär upptäckt, säger Adam Burgasser, professor i fysik vid University of California, San Diego, som ledde den spektroskopiska analysen. "Det var spännande att se absorptionslinjerna röra sig fram och tillbaka i perfekt synkronicitet, och detta gjorde det möjligt för oss att mäta massan av binären."
Upptäckten av förmörkande bruna dvärgar är extremt sällsynt - endast ett annat sådant system har identifierats hittills. Dessa system ger astronomerna möjlighet att mäta de bruna dvärgarnas radier och massor direkt, som är fundamentala storheter för teoretiska modeller. 2M1510 är också speciell genom att den är bland de mycket få bruna dvärgar som har en känd ålder, på grund av dess medlemskap i ett närliggande kluster av unga stjärnor som kallas Argus rörliga grupp.
"Samla en kombination av massa, radie och ålder är verkligen ovanligt för en stjärna, än mindre en brun dvärg, " sa Dr Amaury Triaud, från School of Physics &Astronomy vid University of Birmingham, som var huvudförfattare till studien. "Vanligtvis saknas en eller flera av dessa mått. Genom att dra ihop alla dessa element, vi kunde verifiera teoretiska modeller för hur bruna dvärgar svalnar, modeller som är över 30 år gamla. Vi fann att modellerna matchade anmärkningsvärt väl med observationerna, ett bevis på mänsklig uppfinningsrikedom."
