Mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) an Bord des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) hat ein internationales Team von Astronomen das erste bekannte Binärsystem entdeckt, das aus zwei Braunen Zwergen vom Typ Y besteht. Der Befund wurde in einem am 29. März veröffentlichten Forschungsbericht veröffentlicht arXiv Pre-Print-Repository.
Braune Zwerge sind substellare Zwischenobjekte zwischen Planeten und Sternen mit Massen unterhalb der Wasserstoffbrenngrenze – etwa 80 Jupitermassen. Eine Unterklasse von Braunen Zwergen (mit effektiven Temperaturen unter 500 K) ist als Y-Zwerge bekannt und stellt die kühlsten und am wenigsten leuchtenden substellaren Objekte dar, die bisher entdeckt wurden.
WISE J033605.05−014350.4 (oder kurz W0336) ist ein nahe gelegener Brauner Zwerg des Spektraltyps Y0, der 2012 mit dem Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) der NASA entdeckt wurde. Das Objekt befindet sich etwa 32,7 Lichtjahre entfernt im Sternbild Eridanus und hat eine effektive Temperatur von etwa 460 K.
Nun enthüllten neue Beobachtungen, die von einer Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Per Calissendorf von der University of Michigan in Ann Arbor durchgeführt wurden, das Vorhandensein eines Begleitobjekts von W0336. Der Braune Zwerg wurde im September 2022 im Rahmen eines JWST-Zyklus-1-GO-Programms beobachtet – einer Untersuchung von 20-jährigen Zwergen.
„Wir berichten über die Entdeckung des ersten Braunen-Zwerg-Binärsystems mit einem Y-Zwerg-Primärsystem, WISE J033605.05−014350.4, das mit NIRCam auf JWST mit den Filtern F150W und F480M beobachtet wurde , befindet sich bei einem projizierten Abstand von 0.“084, Positionswinkel von 295 Grad und mit einem Kontrast von 2,8 bzw. 1,8 Größenordnungen bei F150W bzw. F480M“, schreiben die Forscher in der Veröffentlichung.
Die Beobachtungen entdeckten einen schwachen Begleiter von W0336 in einer physischen Entfernung von ungefähr 0,97 AE von ihm. Das neu entdeckte Objekt hat eine Masse zwischen fünf und 11,5 Jupitermassen und seine effektive Temperatur wird auf 325 K geschätzt. Daher wurde der Begleiter als Brauner Zwerg vom Y-Typ klassifiziert.
Der primäre Braune Zwerg ist schätzungsweise 8,5- bis 18-mal massereicher als Jupiter, während seine effektive Temperatur etwa 415 K beträgt. Das System hat eine Umlaufzeit von sieben Jahren und sein Alter wird auf 1–3 Milliarden Jahre geschätzt. Die Evolutionsmodelle deuten jedoch darauf hin, dass der Doppelstern W0336 sogar älter als 5 Milliarden Jahre sein könnte.
Die Forscher stellten fest, dass W0336 ein fest gebundenes System mit einem relativ niedrigen Massenverhältnis (von etwa 0,61) ist – was im Gegensatz zu anderen bekannten Binärdateien steht, die einen Braunen Zwerg vom Y-Typ enthalten. Daher ist es immer noch schwierig festzustellen, ob solche Systeme die wahre binäre Population ultrakühler Zwerge darstellen oder als besondere Systeme betrachtet werden können.
Die Autoren der Veröffentlichung schlagen nachfolgende spektroskopische und photometrische Beobachtungen von W0336 über einen breiten Wellenlängenbereich vor, um mehr Licht auf die Eigenschaften beider Y-Zwerge zu werfen.
Mehr Informationen:
Per Calissendorff et al, JWST/NIRCam-Entdeckung des ersten Y+Y-Braunzwerg-Binärsystems: WISE J033605.05$-$014350.4, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.16923
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