Forskare utnyttjade det världsomspännande nätverket av frivilliga med hjälp av Backyard Worlds:Planet 9 för att kartlägga dussintals nya bruna dvärgar, eller kulor gas inte tung nog att vara stjärnor.

Ligger vårt solsystem i ett typiskt Milky Way-kvarter? Forskare har kommit närmare att svara på denna fråga, tack vare det NASA-finansierade Backyard Worlds:Planet 9-projektet, ett medborgarvetenskapligt samarbete mellan professionella forskare och allmänheten.

Forskare utnyttjade det världsomspännande nätverket av 150, 000 volontärer använder Backyard Worlds:Planet 9 för att hitta nya exempel på bruna dvärgar. Dessa föremål är kulor av gas som inte är tillräckligt tunga för att vara stjärnor, eftersom de inte kan driva sig själva genom kärnfusion på det sätt som stjärnor gör. Och medan "brun" är i namnet, de skulle se magentafärgade eller orangeröda ut om en person kunde se dem på nära håll. Genom att göra en komplett karta över dessa objekt, forskare kunde ta reda på om olika typer av bruna dvärgar är jämnt fördelade i vårt solsystems grannskap.

Teleskop kan upptäcka bruna dvärgar eftersom de avger värme, i form av infrarött ljus, kvar från deras bildande. Infrarött ljus är osynligt för mänskliga ögon, men det kan avslöja lockande detaljer om bruna dvärgar och andra föremål i hela universum.

Resultatet av den nya medborgarvetenskapliga ansträngningen är den mest kompletta kartan hittills över L, T- och Y-dvärgar i närheten av solsystemet. Dessa bruna dvärgsorter kan ha temperaturer på upp till tusentals grader Fahrenheit, men Y-dvärgarna, vilka är coolast, kan ha temperaturer under fryspunkten och moln gjorda av vatten.

Självklart, en astronoms idé om ett grannskap är annorlunda i rymden än på jorden. Kartan omfattar en radie på 65 ljusår, eller cirka 400 biljoner miles, med "nära grannar" som bor i rymden inom cirka 35 ljusår, eller 200 biljoner mil.

Sedan 2017, medborgarforskare har letat efter bruna dvärgkandidater som en del av Backyard Worlds, med hjälp av data från NASA:s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) satellit tillsammans med observationer från himlen som samlats in mellan 2010 och 2011 under dess tidigare namn, KLOK. Backyard Worlds-teamet samarbetade också med Caltechs Summer Research Connection-program för att involvera gymnasieelever i att hitta bruna dvärgar. Både världsomspännande volontärer och gymnasieelever i Pasadena, Kalifornien, område är listade som medförfattare till studien, som presenterades vid det 237:e mötet i American Astronomical Society.

Medan bruna dvärgar är miljoner till miljarder år gamla, detta team av professionella och medborgarforskare hade en mycket kortare tidsfrist för att hitta dem. De visste att NASA:s Spitzer Space Telescope var det enda fungerande observatoriet som kunde bekräfta avstånden och positionerna för de bruna dvärgarna de var intresserade av, och Spitzer skulle gå i pension i januari 2020. Det var en frenetisk bråttom att hitta så många bruna dvärgar som de kunde så att Spitzer kunde avslöja sina platser mer exakt.

Lyckligtvis, medborgarforskare hjälpte till att rädda dagen:De upptäckte dussintals nya bruna dvärgar.

"Utan medborgarforskarna, vi kunde inte ha skapat ett så komplett prov på så kort tid, " sa J. Davy Kirkpatrick, forskare vid Caltech/IPAC i Pasadena och huvudförfattare till studien. "Att ha kraften hos tusentals frågande ögon på data gjorde det möjligt för oss att hitta bruna dvärgkandidater mycket snabbare."

Professionella astronomer använde sedan Spitzer för att observera 361 lokala bruna dvärgar av typ L, T, och Y, och kombinerade dem med tidigare upptäckter för att göra en 3D-karta över 525 bruna dvärgar. Förutom de medborgarvetenskapliga upptäckterna, forskare använde sig av CatWise, en NASA-finansierad katalog med föremål från WISE och NEOWISE, för att slutföra sin folkräkning.

Och det finns en överraskning:En av vårt solsystems grannar - galaxens kallaste kända Y-dvärg, med temperaturer troligen under fryspunkten – representerar en sällsynt invånare i det kosmiska grannskapet. Astronomer skulle ha förväntat sig att hitta mycket mer av dem i närheten. Men detta kan bero på att nuvarande teleskop inte är tillräckligt känsliga för att hitta dem, eftersom dessa föremål är så svaga.

Som tidigare forskning har visat, av de sju objekt som ligger närmast vårt solsystem, tre är sällsynta typer av bruna dvärgar. Resten är normala stjärnor:röda dvärgarna Proxima Centauri och Barnard's Star, och solliknande stjärnor Alpha Centauri A och B.

"Om du skulle placera solen på en slumpmässig plats i vår 3D-karta och du skulle fråga, "Vanligtvis, hur ser dess grannar ut?" Vi upptäcker att de skulle se väldigt annorlunda ut än vad våra faktiska grannar är, sade Aaron Meisner, biträdande forskare vid National Science Foundations NOIRLab och medförfattare till studien.

Så, är solen i en ovanligt mångfaldig kosmisk stadsdel, eller är det bara så att närliggande Y-dvärgar är lättast att upptäcka? Astronomer kommer att behöva undersöka ytterligare för att ta reda på det.

Några av dessa L, T, och Y-dvärgar har massor och temperaturer som liknar exoplaneter – planeter bortom vårt solsystem. Att få detaljer om avlägsna planeter kan vara utmanande eftersom om de kretsar runt andra stjärnor, stjärnljus är mycket ljusare än planeten. Eftersom bruna dvärgar i denna studie inte kretsar runt stjärnor, ett teleskop behöver inte subtrahera stjärnljus för att titta på dem. Detta gör bruna dvärgar till ett nytt slags laboratorium för att förstå exoplaneter.

Forskare kommer att lära sig ännu mer om bruna dvärgar med NASA:s kommande rymdteleskop James Webb, som kommer att undersöka dessa mystiska föremål i detalj i infrarött ljus. NASA:s kommande SPHEREx-uppdrag, som kommer att vara en infraröd undersökning helt i luften, ger också nya möjligheter att karakterisera fler bruna dvärgar.

Backyard Worlds:Planet 9-projektet pågår och är öppet för alla världen över som vill gå med i jakten på att hitta fler mystiska föremål i rymdfarkoster. Förutom totalt cirka 3, 000 bruna dvärgar, frivilliga har hjälpt till att hitta de äldsta, kallaste vita dvärgen omgiven av en skiva av skräp.

"Jag tycker om det här projektet eftersom föremålen som vi skickar till forskarna kan bli observerade med ett stort teleskop, sa Melina Thévenot, en medborgarforskare i Tyskland som är listad som medförfattare till den nya studien. "Jag tror att vi volontärer verkligen kan se frukterna av våra ansträngningar med det här projektet och publikationerna från forskarteamet."