TESS, devasa yaşlanan bir yıldızın yörüngesinde dönen nadir bir kahverengi cüceyi keşfetti

Onlarca yıldır gökbilimciler kahverengi cüceleri yalnızca kütleye göre tanımlanan tek bir kategoride topladılar; gezegen olarak sınıflandırılamayacak kadar büyük, yıldız olamayacak kadar da küçük. Ancak bu tanım, bunları oluşturabilecek çok farklı iki mekanizmayı göz ardı etmektedir: gaz bulutlarının doğrudan çökmesi ve büyük kütleli yıldızların birikim diskleri içinde oluşması.

Harvard Üniversitesi’nden Nino Ephremidze liderliğindeki gökbilimciler, NASA’nın Geçiş Yapan Ötegezegen Araştırma Uydusu’nun (TESS) yeni bir analizi aracılığıyla, büyük, yaşlanan bir yıldızın etrafında yörüngede bulunan bir kahverengi cücenin bugüne kadarki en net gözlemini gerçekleştirdi ve potansiyel olarak bu gezegen benzeri cisimlerin nasıl oluştuğuna dair önemli yeni ipuçları sundu. Sonuçları şu adrese gönderildi: arXiv ön baskı sunucusu.

İki farklı yol

Bazı kahverengi cücelerin yıldızlara benzer şekilde oluştukları düşünülüyor: Bir gaz ve toz bulutu kendi yerçekimi altında çöker ama hiçbir zaman çekirdeğinde nükleer füzyonu başlatacak kadar büyük olmaz. Diğerleri daha çok gezegenlere benzer şekilde oluşur ve büyük kütleli genç bir yıldızı çevreleyen birikim diski içinde yavaş yavaş kütle oluşturur.

Prensipte bu iki yol farklı parmak izleri bırakmalıdır. Bulut çökmesi daha eksantrik, daha uzun yörüngeler üretme eğilimindeyken, gezegen benzeri birikim daha sakin, daha dairesel olanları tercih ediyor. Bununla birlikte, yakındaki bir yıldızdan gelen gelgit kuvvetleri, zamanla eksantrik bir yörüngeyi düzeltebilir ve gökbilimcilerin iki oluşum yolunu ayırt etmek için ihtiyaç duyduğu kanıtları silebilir.

TESS ile yeni içgörüler

TESS, 2018’deki lansmanından bu yana yakındaki yıldızların parlaklığını izliyor. Bir nesne kendi yıldızının önünden geçtiğinde oluşan küçük kararmayı bizim bakış açımıza göre yakalayan cihaz, gökbilimcilerin geçiş yapan nesnenin hem boyutunu hem de yörüngesini hesaplamasına olanak tanıyor. TESS gözlemlerini ayrıntılı spektroskopiyle birleştiren Ephremidze ekibi, HIP 61637 b adlı kahverengi cücenin özelliklerini alışılmadık bir hassasiyetle ölçmeyi başardı.

Dikkat çekici bir şekilde HIP 61637 b, ev sahibi yıldızlarına yakın yörüngede dönen kahverengi cücelerin oldukça az olduğu bir kütle aralığı olan “kahverengi cüce çölü”nün ortasında yer alıyor. Buna ek olarak, gövdenin ev sahibi yıldızı sıra dışıdır: Güneş’in kütlesinin neredeyse üç katı kadar yaşlanan A tipi bir yıldız ve geçiş yapan bir kahverengi cüceye ev sahipliği yaptığı şimdiye kadar bulunmuş en parlak, en büyük yıldız.

Bu yıldız hidrojen yakan ömrünün sonuna yaklaştığı için, Ephremidze’nin ekibi sistemin yaşını alışılmadık bir güvenle yaklaşık 396 milyon yıl olarak belirleyebildi; bu da HIP 61637 b’yi, yaşı güvenilir bir şekilde bilinen yedinci kahverengi cüce haline getirdi.

Açık sorular

HIP 61637 b’nin boyutu, yıldızın alışılmadık derecede büyük kütlesiyle birleştirildiğinde, onun bir yıldız gibi aniden çökmek yerine, gezegen tarzı bir disk içinde yavaş yavaş birikmiş olabileceğine işaret ediyor. Bununla birlikte, 48 Jüpiter kütlesindeki kahverengi cüce, disk birikiminin üretebileceği düşünülen sınırların sınırlarını zorluyor ve gelecekteki araştırmalar için açık bir soru bırakıyor.

Toplamda, bu nadir gözlem, yaşları iyi tanımlanmış, iyi tanımlanmış bir avuç geçiş kahverengi cüceye değerli bir veri noktası ekliyor. TESS benzer ölçümleri ortaya çıkarmaya devam ettikçe, gökbilimciler yakında bu aradaki nesnelerin başarısız yıldızlar mı, aşırı büyümüş gezegenler mi yoksa kategoriye tamamen meydan okuyan bir şey mi olduğunu belirlemeye daha da yaklaşabilirler.