"آنها نوعی گوت هستند": فضاپیمای ناسا به کوتوله های قهوه ای مرموز یک نمای نزدیک می دهد

ستاره شناسان با استفاده از فضاپیمای SPHEREx ناسا، مجموعه ای از "ستاره های شکست خورده" را که به نام کوتوله های قهوه ای نیز شناخته می شوند، مطالعه کرده اند.

این اجرام کیهانی عجیب در خط بین سیارات و ستارگان قرار دارند و دارای جرمی بین 13 تا 80 برابر مشتری (0.013 تا 0.08 برابر جرم خورشید) هستند. آنها لقب ستارگان شکست خورده را گرفتند زیرا مانند ستاره‌ها از ابرهای گاز و غبار در حال فروپاشی تشکیل می‌شوند، اما نمی‌توانند جرم کافی برای شروع همجوشی هیدروژن به هلیوم در هسته‌های خود جمع کنند، فرآیندی که ستارگان واقعی را نیرو می‌دهد.

این فرآیند شکل‌گیری همچنین به این معنی است که کوتوله‌های قهوه‌ای تنهای کیهانی هستند و به تنهایی در تاریکی فضا سرگردان هستند و از نور یک ستاره والد محروم هستند. این توصیف ممکن است مانند اشعار یک آهنگ Type O Negative به نظر برسد («شماره سیاه، هر کسی؟). و به گفته رهبر این مطالعه جدید که نشان می دهد از نظر شیمیایی، جو این جهان های تاریک و ابری بی شباهت به اتمسفر سیارات غول پیکر گازی منظومه شمسی ما نیست. ظفر رستمکلوف، از مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech)، در بیانیه ای گفت: «آنها نوعی گوت هستند.

بر خلاف سیارات فراخورشیدی، کوتوله های قهوه ای شناور آزاد اجرام آسمانی کاملا مستقلی هستند که به تنهایی تا ابد محو خواهند شد. ما هنوز در حال یادگیری پیچیدگی آنها هستیم.

رستمکلوف اضافه کرد که از مدار زمین، SPHEREx - مختصر Spectro-Photometer for the History of the Universe، Epoch of Reionization و Ices Explorer - طول موج هایی از نور را می بیند که دیدن آنها با تلسکوپ های روی زمین تقریبا غیرممکن است، زیرا آب در جو زمین آنها را جذب می کند. این برای آوردن کوتوله های قهوه ای به نور مهم است.

او گفت: "ما در حال برداشتن نور از ابرهای عمیق و قرمز کوتوله های قهوه ای در سراسر آسمان هستیم."

یک جنگل (کوتوله های قهوه ای)

کوتوله‌های قهوه‌ای از زمان کشفشان در دهه 1990 تا حدودی مرموز بوده‌اند، به این دلیل که مقدار کمی همجوشی هسته‌ای که در آنها رخ می‌دهد باعث می‌شود که بیش از یک درخشش ضعیف از خود ساطع نکنند. این بدان معناست که درک ما از آرایش، طوفان و تکامل آنها واقعا فقط از تئوری ناشی می شود.

برای کمک به رفع این تاریکی رصدی، تیم به داده‌های SPHEREx روی آورد. آنها 37 کوتوله قهوه ای مجاور را در طیفی از نور شامل 102 طول موج، از عمیق ترین قرمزی که چشمان ما می تواند ببیند تا نور مادون قرمز نامرئی، مورد مطالعه قرار دادند. این ستارگان ناموفق محلی در محدوده دمایی کامل برای کوتوله‌های قهوه‌ای - از 4000 درجه فارنهایت تا منفی 10 درجه فارنهایت (2200 تا منفی 20 درجه سانتی‌گراد) را در بر می‌گرفتند.

با توجه به اینکه دمای خورشید حدود 10000 درجه فارنهایت (5500 درجه سانتیگراد) است، قطعا می توان گفت که کوتوله های قهوه ای سرد هستند.

کوتوله های قهوه ای مشاهده شده توسط SPHEREx. (اعتبار تصویر: ظفر رستمکلوف/NASA/JPL-Caltech) طیف کوتوله‌های قهوه‌ای که توسط SPHEREx مشاهده شد به تیم اجازه داد تا تعیین کنند که جو آنها از نظر شیمیایی غنی از آب، دی اکسید کربن، مونوکسید کربن و متان است.

J. Davy Kirkpatrick، عضو تیم، همچنین از Caltech، گفت: "ما امضای این مولکول ها و نحوه تغییر آنها از جسم به جسم در کل رژیم دما را می بینیم." "مقاله ما فقط روی سه دوجین متمرکز شده است، اما هزاران مقاله دیگر داریم که در حال تجزیه و تحلیل هستیم.

من واقعا می‌خواهم ببینم که کیهان چه چیزی را برای انواع کوتوله‌های قهوه‌ای محدود می‌کند.»

تمام رنگ های من

کوتوله های قهوه ای به طور معمول توسط تلسکوپ های دیگر رصد شده اند، از جمله تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر که اکنون بازنشسته شده است، اما پوشش طول موج گسترده SPHEREx آن را به ویژه در رصد این ستاره های شکست خورده مفید کرده است. این خبر خوبی برای ستاره شناسانی است که در انتظار تغییر در جو کوتوله های قهوه ای با افزایش سن و سرد شدن هستند.

محققان دریافتند که برخی از کوتوله‌های قهوه‌ای مشاهده شده توسط SPHEREx در مرحله تغییر شدیدی هستند که در آن ابرهای آنها در حال پاک شدن هستند و جوی غنی از متان ایجاد می‌کنند.

این تیم ممکن است جزئیات جدید قابل توجهی در مورد کوتوله های قهوه ای کشف کرده باشد، اما آنها هنوز در خیابان اسرارآمیز ضرب المثلی در مورد این اجرام آسمانی عجیب هستند.

رستمکلوف گفت: «مدل‌های پیشرفته روند کلی شیمیایی را به تصویر می‌کشند، اما وقتی نوبت به این انتقال‌های ابری می‌رسد، مدل‌ها برای مطابقت با داده‌ها تلاش می‌کنند. "هیچ دو کوتوله قهوه ای شبیه هم نیستند. حتی در یک دما، طیف آنها کاملا متمایز به نظر می رسد."

SPHEREx ناسا مولکول هایی مانند متان (CH4)، دی اکسید کربن (CO2) و مونوکسید کربن (CO) را در جوهای کوتوله قهوه ای نشان می دهد. نمای تلسکوپ از سه کوتوله قهوه ای مختلف در سمت چپ ظاهر می شود. (اعتبار تصویر: ظفر رستمکلوف/رصدخانه بین المللی جمینی/NOIRLab/NSF/AURA، M.H. Wong (UC Berkeley) و همکاران. قدردانی: M. Zamani) «این سفر بسیاری از ما را به هواشناسان تصادفی تبدیل کرده است.

ما می دانیم که پیش بینی آب و هوا در سیاره خودمان چقدر سخت است و می دانیم که توضیح پدیده هایی که در این اجرام عجیب و غریب و سرد می بینیم به همان اندازه چالش برانگیز خواهد بود.» کرک پاتریک گفت: «یافته ها فراخوانی برای اقدام برای کشف حتی بیشتر از این جهان های تاریک است.

همانطور که اخترشناسان به این فراخوان برای عمل پاسخ می‌دهند، فکر می‌کنم که چگونه می‌توانم کلاسیک گوت باهاوس "بلا لوگوسی مرده است" را در این مقاله کار کنم.

تحقیقات این تیم در 28 سپتامبر در مجله Astrophysical منتشر شد.