Det krävs två för tango, men i fallet med bruna dvärgar som en gång parades ihop som binära system, varar det förhållandet inte särskilt länge, enligt en nyligen genomförd undersökning från NASA:s Hubble Space Telescope.
Bruna dvärgar är interstellära objekt som är större än Jupiter men mindre än stjärnorna med lägsta massa. De föds som stjärnor – ur ett moln av gas och damm som kollapsar – men har inte tillräckligt med massa för att upprätthålla fusionen av väte som en vanlig stjärna.
Astronomer som använder Hubble bekräftar att följeslagare är extremt sällsynta runt de lägsta massan och de kallaste bruna dvärgarna. Hubble kan upptäcka binärer så nära varandra som en separation på 300 miljoner mil – den ungefärliga separationen mellan vår sol och asteroidbältet.
Men de hittade inga binära par i ett urval av bruna dvärgar i solområdet. Detta antyder att ett binärt par dvärgar är så svagt sammanlänkade av gravitationen att de glider isär under några hundra miljoner år på grund av dragningen av förbigående stjärnor.
"Vår undersökning bekräftar att vitt åtskilda följeslagare är extremt sällsynta bland de bruna dvärgarna med lägsta massa och kallaste isolerade, även om binära bruna dvärgar observeras i yngre åldrar. Detta tyder på att sådana system inte överlever över tid", säger huvudförfattaren Clémence Fontanive vid Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada.
I en liknande undersökning som Fontanive genomförde för ett par år sedan tittade Hubble på extremt unga bruna dvärgar, och några hade binära följeslagare, vilket bekräftar att stjärnbildande mekanismer producerar binära par bland bruna dvärgar med låg massa. Bristen på binära följeslagare för äldre bruna dvärgar tyder på att vissa kan ha börjat som binära dvärgar men skildes åt med tiden.
De nya Hubble-fynden, publicerade i The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , stödja ytterligare teorin att bruna dvärgar föds på samma sätt som stjärnor, genom gravitationskollapsen av ett moln av molekylärt väte. Skillnaden är att de inte har tillräckligt med massa för att upprätthålla kärnfusion av väte för att generera energi, medan stjärnor har det.
Mer än hälften av stjärnorna i vår galax har en följeslagare som är resultatet av dessa bildningsprocesser, med mer massiva stjärnor som är vanligare i binära system. "Motivationen för studien var verkligen att se hur låg massa trenderna som ses bland flera stjärnsystem håller sig", säger Fontanive.
"Vår Hubble-undersökning ger direkta bevis för att dessa binärer som vi observerar när de är unga sannolikt inte kommer att överleva till höga åldrar; de kommer sannolikt att störas. När de är unga är de en del av ett molekylärt moln, och sedan, när de åldras, sprids molnet när det händer, saker och ting börjar röra sig och stjärnor passerar varandra. Eftersom bruna dvärgar är så lätta, är gravitationshållet som binder breda binära par mycket svagt, och det kan lätt gå förbi stjärnor. slita isär dessa binärer", sa Fontanive.
Teamet valde ett urval av bruna dvärgar som tidigare identifierats av NASA:s Wide-Field Infrared Survey Explorer. Den provade några av de kallaste och lägsta gamla bruna dvärgarna i solområdet. Dessa gamla bruna dvärgar är så coola (några hundra grader varmare än Jupiter i de flesta fall) att deras atmosfärer innehåller vattenånga som kondenserar ut.
För att hitta de coolaste följeslagarna använde teamet två olika nära-infraröda filter, ett där kalla bruna dvärgar är ljusa och ett annat som täcker specifika våglängder där de verkar mycket svaga på grund av vattenabsorption i deras atmosfärer.
"Detta är det bästa observationsbeviset hittills för att bruna dvärgpar glider isär över tiden", sa Fontanive. "Vi kunde inte ha gjort den här typen av undersökningar och bekräftat tidigare modeller utan Hubbles skarpa syn och känslighet."
Mer information: Clémence Fontanive et al, En HST-undersökning av 33 T8 till Y1 bruna dvärgar:NIR-fotometri och mångfalden av de kallaste isolerade objekten, Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad2870
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society
Tillhandahålls av NASA
