Kunstniku illustratsioon pruuni kääbuse binaarsest paarist. Pilt suuremalt.
Üks astronoomide kõige keerulisemaid ülesandeid on välja mõelda, kui suured on kauged objektid. Hubble'i kosmoseteleskoop on aidanud astronoomidel mõõta pruunide kääbuste - ebaõnnestunud tähtede - binaarpaari massi, kui nad üksteist tiirlevad. Üks kääbus on 55 korda suurem Jupiteri massist ja teine on 35 korda suurem massist. Igaüks neist peaks olema 80-kordne Jupiteri mass, enne kui neil oleks piisavalt massi termotuumareaktsiooni süttimiseks.
Esmakordselt on astronoomidel õnnestunud kaaluda pruunide kääbuste binaarset paari ja täpselt mõõta nende läbimõõtu. Selliseid täpseid mõõtmisi pole ühe pruuni kääbuse jälgimisel võimalik.
Kuna nende orbiidid on Maa suhtes kaldu, liiguvad pöialpoisid üksteise ees, luues eclipses. See on esimene pruun kääbust varjutav binaar, mis kunagi avastatud. Paar pakub ebatavalist võimalust kääbuste masside ja diameetrite täpseks määramiseks, pakkudes teoreetiliste mudelite olulisi katseid.
Pruun kääbus on vähe mõistetav taevaobjektide vaheklass, mis on vesiniku termotuumareaktsioonide läbiviimiseks liiga väike, nagu need, mis toidavad meie Päikest. Pruunid kääbused on aga Päikesesüsteemi suurimast planeedist Jupiterist kümneid kordi massiivsemad ja seetõttu on nad planeedi moodustamiseks liiga suured.
Paaritud pruunide kääbuste avastamisest ja kriitilistest mõõtmistest teavad täna teadusajakirjas Nature astronoomide meeskond: Jeff Valenti Kosmoseteleskoobi teadusinstituudist (STScI), Robert Mathieu Wisconsini-Madisoni ülikoolist ja Keivan Stassun Vanderbilti ülikoolist.
Üks kääbus on 55-kordne Jupiteri mass; teine on 35 korda kopsakam kui Jupiter (10-protsendilise veamarginaaliga). Täheks kvalifitseerumiseks ja vesiniku tuumasünteesi kaudu põletamiseks peaksid kääbused olema 80 korda massiivsemad kui Jupiter. Võrdluseks - Päike on 1000 korda massiivsem kui Jupiter.
Astronoomid avastavad üllatusega, et massiivsem pruun kääbus on paari jahedam, vastupidiselt kõigile sama vanuse pruunide kääbuste kohta käivatele ennustustele. Teadlased väidavad, et mõlemad ei ole ühes vanuses ja võivad olla haaratud kehad, või on teoreetilised mudelid valed.
Pruun kääbuspaar tiirleb üksteise ümber nii tihedalt, et Maalt vaadates näevad nad välja ühe objektina. Kuna nende hipodroomi orbiit on servast ülespoole, läbivad kaks objekti perioodiliselt üksteise ees või varjutavad üksteist. Need varjutused põhjustavad mõlemast objektist tuleva kombineeritud valguse regulaarset nõrgenemist. Nende juhtumiste täpselt ajastamise abil suutsid astronoomid kindlaks teha kahe objekti orbiidid. Selle teabe abil kasutasid astronoomid kahe kääbuse massi arvutamiseks Newtoni liikumisseadusi.
Lisaks arvutasid astronoomid kahe kääbuse suuruse, mõõtes languste kestust nende valguskõveras. Kuna nad on nii noored, on kääbused nende massi osas märkimisväärselt suured: umbes sama läbimõõduga kui Päike. Kuna paar asub Orioni udus, mis on lähedal asuv tähelasteaed, mille tähed on vähem kui 10 miljonit aastat vanad.
Kääbuspaarist tuleva valguse analüüs näitab, et kääbustel on punakasvärv. Samuti ennustavad praegused mudelid, et pruunidel kääbustel peaks olema “ilm” - pilvekujulised ribad ja laigud, mis sarnanevad Jupiteril ja Saturnil.
Mõõtes paarist tuleva valgusspektri variatsioone, määrasid astronoomid ka kääbuste pinnatemperatuuri. Teooria ennustab, et pruunide kääbuste paari massiivsemal liikmel peaks olema kõrgem pinnatemperatuur. Kuid nad leidsid just vastupidise. Kahe neist raskem temperatuur on 4310 kraadi Fahrenheiti (2650 kraadi Kelvini) ja väiksema, 4562 kraadi F (2790 kraadi K) kohta. Neid võrreldakse Päikese pinnatemperatuuriga 9 980 kraadi F (5800 kraadi K).
"Üks võimalik seletus on see, et kahel objektil on erinev päritolu ja vanus," ütleb Stassun. Kui see nii on, toetab see tähtede moodustumise protsessi simuleerimiseks tehtud viimaste pingutuste ühte tulemust. Need simulatsioonid ennustavad, et pruunid kääbused luuakse nii lähestikku, et need võivad üksteise moodustumist häirida.
Uued tähelepanekud kinnitavad teoreetilist ennustust, et pruunid kääbused algavad tähesuuruste objektidena, kuid kahanevad ja jahenevad ning vananedes muutuvad planeedi suuruseks. Enne seda oli ainus pruun kääbus, kelle massi oli otseselt mõõdetud, palju vanem ja tuhmim.
Paljud astronoomid arvavad, et pruunid kääbused võivad tegelikult olla tähetekkeprotsessi kõige levinum toode. Niisiis, teave pruunide kääbuste kohta võib anda väärtuslikku uut teavet dünaamilistest protsessidest, mis tekitavad tähtede vahel tähtedevahelise tolmu ja gaasi varisevatest mullivannidest.
Kuna vanad pruunid kääbused on tõelistest tähtedest väiksemad ja tuhmimad, on teleskoobi tehnoloogia täiustused võimaldanud astronoomidel kataloogida sadu nõrku objekte vaid viimastel aastatel pruunide kääbustena. Kuid selleks, et pruunid kääbused muud tüüpi nõrkade esemete hulgast välja noppida, on vaja viisi nende masside hindamiseks, sest mass on saatus tähtedele ja tähetaolistele objektidele.
Pruunide kääbuste olemasolu pakuti esmakordselt välja 1980ndatel, kuid alles 2000. aastal avastati pruun kääbus üheselt. Kui pruunid kääbused olid hüpoteetilised objektid, siis astronoomid eristasid neid planeetidest nende moodustamise viisi järgi. Pruunid kääbused ja tähed moodustuvad tähtedevahelise tolmu ja gaasi varisevast pilvest ühtmoodi. Planeedid on ehitatud tolmu ja gaasi ketastest, mis ümbritsevad moodustavaid tähti. Kui astronoomid avastasid esimese kandidaadi pruuni kääbuse, mõistsid nad, et kääbuseid on planeetidest väga raske eristada, eriti kui neil on tähekaaslased. Nii et kasvav astronoomide rühm pooldab pruunide kääbuste määratlemist objektidena, mis jäävad 13–80 korda massiivsemateks kui Jupiter.
Teadlased tegid vaatlused kahe teleskoobikomplektiga, mis paiknesid Tšiili Andides, umbes 100 miili põhja pool Santiagot: väikese ja mõõduka avaga uuritava teleskoobi süsteem (SMARTS), mida haldab konsortsium, kuhu kuuluvad kosmoseteleskoobi teadusinstituut ja Vanderbilti ülikool, ning Rahvusvaheline Kaksikute vaatluskeskus, mida haldab Riiklik Teadusfond.
Algne allikas: Hubble'i pressiteade
