JWST yanlışlıkla 21 kahverengi cüce keşfetti

İnsanlığın en güçlü teleskopunu fırlattığınızda sonuç beklersiniz. JWST, eski galaksileri tespit ederek, dış gezegen atmosferlerindeki kimyasalları tanımlayarak ve yıldız oluşturan bölgeleri diğer teleskoplardan daha fazla ayrıntı ve netlikle inceleyerek mükemmel sonuçlar verdi.

Ancak ne zaman yeni bir teleskop hizmete girse, gökbilimciler bize yalnızca beklenen sonuçlardan değil, aynı zamanda şaşırtıcı sonuçlardan da heyecan duyduklarını söylüyorlar. Ve diğer teleskoplar gibi JWST de bazı sürprizler sundu. JWST işini sürdürürken 21 kahverengi cüce keşfetti.

Kahverengi cüceler “arada kalan” nesnelerdir. Bazen “başarısız yıldızlar” olarak anılırlar. Bir gaz devinden daha büyük, ancak bir yıldızdan daha az kütlelidirler. Hiçbir zaman bir ana dizi yıldızının ayırt edici özelliği olan hidrojen füzyonunu tetikleyecek kadar büyük olmadılar.

Kahverengi cüceler pek ilginç görünmeyebilir. Onlar gezegen değiller ve yıldız da değiller. Ama onlar doğanın bir parçası, dolayısıyla bir şekilde büyük şemaya uyuyorlar.

Onlar hakkında daha fazla bilgi edinmek istemenin bilimsel nedenleri var. Yeni bir makalenin yazarları şöyle açıklıyor: “Bu kaynakları seçmek ve karakterize etmek, yıldızların başlangıçtaki kütle fonksiyonunu araştırmak, ikili yıldız evrimini anlamak ve çevresinde potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin bulunabileceği yıldızların sayımını artırmak için hayati öneme sahiptir.”

Kağıt “JADES ve CEERS Galaksi Dışı Araştırmalarındaki Kahverengi Cüce Adayları,” ve şu adreste mevcuttur: arXiv ön baskı sunucusu. Baş yazar, Steward Gözlemevi’nde Yardımcı Araştırma Profesörü olan Kevin Hainline’dır.

Kahverengi cüceler ışıklarının çoğunu JWST’nin algılama konusunda uzmanlaştığı kızılötesi bölgede yayarlar. Ancak kahverengi cücelerin güçlü JWST için bile tespit edilmesi hala zordur. JWST tarafından gerçekleştirilen ve kahverengi cücelere odaklanmayan iki farklı araştırmadan elde edilen verilerde 21 yeni kahverengi cüce bulundu: JADES ve CEERS.

JADES, JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırmasıdır ve CEERS, Kozmik Evrim Erken Yayın Bilim Araştırmasıdır. Her iki araştırma da JWST’nin temel bilim hedeflerinden biri olan uzak, eski galaksilere odaklanıyor. Yeni kahverengi cüceler tüm verilerinde gizliydi.

Bu bulgular kahverengi cücelerin konumu nedeniyle önemlidir. Bildiğimiz kahverengi cücelerin çoğu bizim yıldız mahallemizdedir çünkü burası onları görmenin en kolay olduğu yer. Ancak bu bir sorun çünkü gökbilimciler bir şeyi incelemek istediklerinde iyi, temsili bir örneğe ihtiyaç duyarlar. Tamamı galaksinin bir bölgesinden olan bir örnekten sağlam sonuçlar çıkaramazlar.

Yazarlar, “Bu mesafelerdeki kahverengi cüce yıldızlar Samanyolu’ndaki yıldız oluşumunun tarihini anlamamıza yardımcı olduğundan, bu örnekleri genişletmek hayati önem taşıyor” diye yazıyor. Yeni keşfedilen 21 kahverengi cücenin çoğu Samanyolu’nun kalın diski ve halesindedir. 0,1 ila 4,2 kpc arasında, yaklaşık 360 ışıkyılı ila 13.700 ışıkyılı uzaklıktalar.

Bu araştırmanın bazı sonuçları, kahverengi cüceler hakkında henüz ne kadar çok şey öğrenmediğimizi gösteriyor. Bilgi eksikliğimiz sürpriz olmamalı. Kahverengi cücelerin var olduğu ilk kez 1960’larda teorize edildi, ancak ilk net tespitler 1990’ların ortalarına kadar mümkün değildi. Astrofizikçiler hala nereye uygun olduklarını bulmaya çalışıyorlar.

Bazı kahverengi cücelerin konumları, özellikle de galaktik haledekiler, galaksilerin aldığına inandığımız şekille çelişiyor. Araştırmacılar, “Kaynakların çoğunluğu kalın diskte olsa da, Samanyolu halesinde potansiyel olarak bulunan dört kaynak bulduk” diye yazıyor. “Bu kaynaklar galaksi şablon modellerine pek uymuyor.” Atmosfer spektrumları da mevcut modellerle pek uyumlu değil.

Araştırma ekibi bu kahverengi cüceleri hem JADES hem de CEERS’ten alınan verilerin henüz ilk yılında buldu. Dolayısıyla gelecekte muhtemelen daha fazlasını bulacaklar, özellikle de bu çalışma, farklı JWST filtrelerinin kahverengi cüceleri nasıl keşfedilebilir hale getirdiğini gösterdiği için. Ancak asıl eğlence gelecekte başlayabilir. Yazarlar, “Bu kaynaklar, Samanyolu içindeki konumları göz önüne alındığında, hedeflenen JWST NIRSpec spektroskopisi ile takip gözlemleri için heyecan verici bir fırsat sunuyor” diye açıklıyor.

Sadece yakın zamanda yapılan bir araştırma Astrofizik Günlük Mektupları JWST ile kahverengi bir cücenin ilk hedefli gözlemlerini sundu. Bu çalışmanın başlığı “Bir Y Cücesinin İlk JWST Spektral Enerji Dağılımı.” (Kahverengi cüceler M, L, T ve Y spektral tiplerindendir.) Bu gözlemler teoriyle çelişen bazı sonuçlar sundu.

Yazarlar, “Bu kaynak, teorik modellere meydan okuyarak, spektroskopik olarak araştırılan bu kaynakların sayısının arttırılmasının önemini ortaya koydu” diye yazıyor. Bu nedenle JWST’nin NIRSpec ve MIRI cihazlarıyla daha fazla kahverengi cüceyi incelemek kritik önem taşıyor.

Kahverengi cüceler hâlâ yakalanması zor hedeflerdir. Ana dizi yıldızlarıyla karşılaştırıldığında çok sönük ve çok düşük kütlelidirler. Bazıları Jüpiter’le hemen hemen aynı yarıçapta olmalarına rağmen Jüpiter’den 80 kat daha büyük olabilir. Bu bir yıldız için çok küçük bir rakam. Ancak bunlardan daha fazlasını bulmak ve onları daha ayrıntılı olarak incelemek, yıldızların ve gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlamak açısından kritik önem taşıyor. Neyse ki gökbilimciler bunlardan çok daha fazlasını bulmak üzere ve bilgilerindeki boşlukları doldurmaya başlayacaklar.

Bu 21 kahverengi cüce, galaksi dışı araştırmalarda bulundu. Bu araştırmalar Samanyolu dışındaki nesneleri tespit etmek ve yıldız kirliliğini önlemek için tasarlandı. Bu bizi mutlu bir kazaya sürükledi.

“Galaksi dışı derin alanlar, yıldız kirliliğini en aza indirmek için galaksimizin düzleminin dışına işaret edecek şekilde tasarlanmış olsa da, bu kaynakları toplamak için JWST derin gözlemlerinin kullanılması, kalın diskin dışındaki nesnelerin popülasyonu için önemli sonuçlara sahiptir; bu, en metaller arasında olabilir. -galaksideki bu sıcaklıklardaki zayıf ve en yaşlı yıldızlar” diyor makale.

Kahverengi cücelerle ilgili birçok cevaplanmamış soru var. Biri oluştuğunda, tıpkı diğer yıldızlar gibi bir diskte oluşur. Gezegenlerin diskte de diğer yıldızların etrafında olduğu gibi oluştuğunu varsaymak mantıklıdır. Ancak kahverengi cücenin diski, diğer yıldızların etrafındaki diskten çok daha az kütleye sahiptir ve ayrıca çok daha küçük yarıçapa sahiptir. Bu, gaz devleri yerine Dünya gibi karasal gezegenlerin oluşumunu desteklemeli. Ancak durum böyleyse yalnızca gözlemler sonuca varabilir.

Kahverengi cüceler ne yıldız ne de gezegendir ve onların evrimi çok tuhaf olabilir. Astrofizikçiler, kahverengi cücenin oluşumundan yaklaşık 100 milyon ila 500 milyon yıl sonra soğurken atmosferinde tuhaf şeylerin meydana geldiğini düşünüyor. Tozlu kuvars ve diğer mineral bulutlarının oluşması mümkündür.

Bu makalenin yazarları, kahverengi cüce tespitlerinin yaklaşmakta olan bolluğunu açıkça sabırsızlıkla bekliyorlar. Bazı tahminler Samanyolu’nda 25 milyar ile 100 milyar arasında kahverengi cücenin bulunduğunu söylüyor. Kahverengi cücelerin sayımını tamamlamanın henüz ilk günlerindeyiz ve gökbilimciler onlardan giderek daha fazlasını tespit edip incelemeye tabi tuttukça, bunların doğada nerede yer aldıklarını anlayacağız.

“Önümüzdeki birkaç yıl içinde bulunan büyük miktardaki kahverengi cüce adaylarının galaksimizdeki yıldız ve gezegen oluşum tarihine ışık tutmasını bekliyoruz.”