Csillagászok a valaha talált leghidegebb, rádióhullámokat kibocsátó barna törpét észleltek

A szerző hideg barna törpe kompozitot adott a Tejút hátterébe.

Az ausztrál Australian SKA Pathfinder telszkóppal egy pizza kemencénél alig forróbb barna törpe csillag által rendszeresen ismétlődő rádió kibocsátásokat észleltek. - írja Kovi Rose a Sydneyi Egyetem csillagásza, a  tanulmány egyik szerzője a Sapce Australia honlapján.

A csak 425 Celsius-fokos kis gázlabda hidegebb, mint egy tipikus tábortűz. A Nap eközben nukleáris üzemanyagot éget, és eléri az 5.600 Celsius-fokot.

Azonosították a valaha talált leghidegebb csillagot, mely rádióhullámokat produkál: egy barna törpe, ami túl kicsi, hogy szokásos csillag legyen és túl masszív, hogy bolygó legyen. Az Astrophysical Journal Letters magazinban július 14-én publikált felfedezés részletezi a WISE J062309.94−045624.6 (WISE J0623) nevű csillagtól származó pulzáló rádió kibocsátásának detektálását.

Annak ellenére, hogy mérete körülbelül, mint a Jupiter, ennek a barna törpe csillagnak a Napunkénál sokkal erősebb mágneses mezeje van. Csak kevés ismert ultrahideg törpe van, amely ismétlődő rádiókitöréseket generál.

A szerző hideg barna törpe kompozitot adott a Tejút hátterébe. Forrás: https://spaceaustralia.com/news/astronomers-detect-coldest-brown-dwarf-ever-found-emit-radio-waves

A Tejút galaxisában több, mint 100 billió csillag van, ezért meglepő lehet, hogy a csillagászok ezek közül kevesebb, mint 1.000 által kibocsátott rádióhullámokat észleltek. Ennek egyik oka, hogy a rádióhullámokat és az optikai hullámokat eltérő fizikai folyamatok hozzák létre. A hősugárzástól eltérően, mely egy csillag forró külső rétegéből jön, a rádió kibocsátás annak eredménye, hogy az elektronok felgyorsulnak és kölcsönhatásba kerülnek a csillag körüli mágneses gázzal.

Ezért a rádió kibocsátásokból megismerhetjük a csillagok légkörét és mágneses mezejét, ami végsősoron többet elmondhat az élet túlélési lehetőségéről a csillag exobolygóin.

Egy másik faktor a rádió teleszkópok érzékenysége, amelyek történelmileg csak nagyon ragyogó forrásokat tudtak észlelni. Az utóbbi néhány évtizedben a legtöbb rádióteleszkópokkal történt csillag észlelések nagyon aktív csillagoktól származó flerek voltak, vagy bináris csillagrendszerektől származó energikus kitörések. De az új, javított érzékenységű és lefedettségű rádióteleszkópokkal kevésbé fényes csillagokat is tudunk érzékelni, min például a hideg barna törpék.

A WISE J0623 hőmérséklete körülbelül 700 Kelvin-fok, azaz 420 Celsius-fok, ami körülbelül egy kereskedelmi pizza kemence hőmérséklete, ami emberi mértékkel nagyon forró, de meglehetősen hideg egy csillagot illetően.

Ezek a hideg barna törpék nem képesek fenntartani olyan légköri aktivitási szinteket, amik rádiókibocsátásokat hoznak létre a forróbb csillagokban, ezért a csillagászoknak nehezebb ezeket a csillagokat, mint a WISE J0623 megtalálni.

Csillagok tömegének összehasonlítása, barna törpék és bolygók (nem méretrányos). balra: bolygók és exobolygók: A Jupiter tömegének akár 13-szoosa, középen: barna törpék: a Jupter tömegének 13-80-szorosa, jobbra: csillagok (nukleáris fúzó zajlik bennük): A Jupiter tömegénektöbb, mint 80-szorosa. Forrás: https://spaceaustralia.com/news/astronomers-detect-coldest-brown-dwarf-ever-found-emit-radio-waves

Hogy találták meg a leghidegebb barna törpét

A barna törpét Ausztrália nemzeti tudományos ügynöksége, a CSIRO tulajdonában lévő és a CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) által üzemeltetett ASKAP (Australian SKA Pathfinder) teleszkóppal fedezték fel. Az ASKAP teleszkóp Nyugat-Ausztráliában a CSIRO Murchinson Rádiócsillagászati Csillagvizsgálójában van. Az ASKAP 36 parabolaantenna sorból áll, mindegyik átmérője 12 méter.

A teleszkóp egyetlen megfigyeléssel látja és az ég nagy régióit és már majdnem 90%-át megvizsgálta. Ebből a vizsgálatból már azonosítottak közel 3 millió rádióforrást, amelyeknek legtöbbje aktiv galaktikus mag – távoli galaxisok középpontjában lévő fekete lyukak.

Honnan tudják, hogy a források millióiból melyek rádió csillagok? Ennek egyik módja, hogy körkörösen polarizált rádió kibocsátásokat keresnek. A rádióhullámok, mint más elektromágneses sugárzás, oszcillálnak, ahogy keresztülhaladnak a téren. Körkörös polarizáció akkor történik, amikor a hullámok elektromos mezeje spirálózó mozgásban forogva terjed.

A kutatáshoz a csillagászok azt a tényt használták fel, hogy két ismert csillagászati objektum van, ami körkörösen polarizált fény jelentős frakcióját bocsátja ki: a csillagok és a pulzárok. Szelektálták a csak nagyon körkörösen polarizált rádióforrásokat a teleszkópból és így fedezték fel a WISE J0623 barna törpét.

De mitől okozta a rádió kibocsátást ebből a csillagból?

A GIF azt mutatja, hogy néz ki a WISE J0623 és a körülötte lévő régió nem polarizált és körkörösen polarizált fényben. Ez hasonló ahhoz, amikor polarizált napszemüvegen nézünk át. Forrás: https://spaceaustralia.com/news/astronomers-detect-coldest-brown-dwarf-ever-found-emit-radio-waves

Mit jelent ez a felfedezés?

Ez valami ritka egyszeri esemény volt, ami a 15 perces megfigyelés alatt történt? Vagy újra észlelhetik?

Korábbi kutatások azt mutatták, hogy más hideg barna törpéből érzékelt rádiókibocsátások mágneses mezejükhöz kapcsolódtak és általában a csillag forgásának ütemében ismétlődtek. Hogy ezt megvizsgálják, a kutatók nyomonkövető megfigyeléseket végeztek CSIRO Australian Telescope Compact Array telezskóppal és a Dél-Afrikában a Dél-Afrikai Rádiócsillagászati Csillagvizsgáló által üzemeltetett MeerKAT teleszkóppal.

Az ábra a MeerKAT megfigyelésből észlelt ismétlődő rádió kitöréseket mutatja. Az alsó panel a polarizált fény ragyogását mutatja az időben. A fenti panel a kibocsátásokat mutatja különböző rádió frekvenciákon. A vízszintes fehér rések ábrázolják azokat a frekvenciákat, amiket a kutató eltávolítottak, mert az RFI hatást gyakorolt rájuk. A függőleges fehér köz az adatok kalibrálásához használt egy eltérő rádió frekvencia forrás letapogatásból származik. Forrás: https://spaceaustralia.com/news/astronomers-detect-coldest-brown-dwarf-ever-found-emit-radio-waves

Ezek az új megfigyelések azt mutatták, hogy minden 1.9 órában volt két ragyogó körkörösen polarizált kitörés a WISE J0623 csillagtól, amit fél órás késedelem követett, majd jött a következő kitörés pár.

A WISE J0623 a leghidegebb rádióban észlelt barna törpe és az első perzisztens rádiólüktetés esemény. Ugyanezt a kutatási módszert használva a kutatók a jövőbeni vizsgálatoktól azt várják, hogy még hidegebb barna törpéket észlelnek.

Ezenket a hiányzó láncszem törpe csillagoknak a tanulmányozása segíteni fog, hogy jobban megértsük a csillag evolúciót és hogy az óriás exobolygók hogyan fejlesztették mágneses mezejüket.

(Forrás: Space Australia: https://spaceaustralia.com/)