Nghệ sĩ minh họa của cặp nhị phân lùn nâu. Nhấn vào đây để phóng to.
Một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất đối với các nhà thiên văn học là tìm ra các vật thể ở xa to lớn như thế nào. Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã giúp các nhà thiên văn học đo khối lượng của một cặp sao lùn nâu nhị phân - những ngôi sao thất bại - khi chúng quay quanh nhau. Một sao lùn có khối lượng gấp 55 lần sao Mộc và khối còn lại gấp 35 lần khối lượng. Mỗi khối sẽ phải gấp 80 lần khối lượng Sao Mộc trước khi chúng có đủ khối lượng để đốt cháy phản ứng nhiệt hạch.
Lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã thành công trong việc cân một cặp sao lùn nâu nhị phân và đo chính xác đường kính của chúng. Những loại phép đo chính xác này là không thể khi quan sát một sao lùn nâu duy nhất.
Do quỹ đạo của chúng nghiêng cạnh Trái đất, các sao lùn đi qua trước mặt nhau, tạo ra nhật thực. Đây là nhị phân lùn nâu đầu tiên từng được phát hiện. Cặp đôi cung cấp một cơ hội bất thường để xác định chính xác khối lượng và đường kính của các sao lùn, cung cấp các thử nghiệm quan trọng của các mô hình lý thuyết.
Một sao lùn nâu là một lớp thiên thể trung gian ít được hiểu là quá nhỏ để duy trì các phản ứng tổng hợp hydro, giống như các năng lượng mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, sao lùn nâu có khối lượng lớn gấp hàng chục lần so với hành tinh lớn nhất của Hệ mặt trời, Sao Mộc, và do đó quá lớn để trở thành một hành tinh.
Phát hiện về các sao lùn nâu ghép đôi và các phép đo quan trọng được báo cáo hôm nay trên tạp chí khoa học Nature bởi một nhóm các nhà thiên văn học: Jeff Valenti thuộc Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI), Robert Mathieu thuộc Đại học Wisconsin-Madison và Keivan Stassun của Đại học Vanderbilt.
Một sao lùn có khối lượng gấp 55 lần Sao Mộc; cái kia nặng hơn 35 lần so với Sao Mộc (với sai số 10%). Để đủ điều kiện trở thành một ngôi sao và đốt cháy hydro thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân, các sao lùn sẽ phải nặng gấp 80 lần so với Sao Mộc. Để so sánh, Mặt trời nặng gấp 1.000 lần Sao Mộc.
Các nhà thiên văn học rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng sao lùn nâu đồ sộ hơn là cặp đôi lạnh hơn, trái với mọi dự đoán về các sao lùn nâu cùng tuổi. Các nhà nghiên cứu cho biết cả hai không cùng tuổi và có thể bị bắt giữ, hoặc các mô hình lý thuyết là sai, các nhà nghiên cứu cho biết.
Cặp sao lùn nâu quay quanh nhau rất chặt đến nỗi trông chúng giống như một vật thể khi nhìn từ Trái đất. Do quỹ đạo đường đua của chúng nằm cạnh nhau, hai vật thể định kỳ đi qua phía trước hoặc nhật thực lẫn nhau. Những lần nhật thực này gây ra sự giảm dần thường xuyên về độ sáng của ánh sáng kết hợp đến từ cả hai vật thể. Bằng cách xác định chính xác những huyền bí này, các nhà thiên văn học đã có thể xác định quỹ đạo của hai vật thể. Với thông tin này, các nhà thiên văn học đã sử dụng định luật chuyển động Newton, để tính toán khối lượng của hai chú lùn.
Ngoài ra, các nhà thiên văn học đã tính toán kích thước của hai ngôi sao lùn bằng cách đo thời gian của các chấm trong đường cong ánh sáng của họ. Bởi vì chúng còn quá trẻ, những người lùn có kích thước đáng kể so với khối lượng của chúng: có cùng đường kính với Mặt trời. Bởi vì cặp đôi này nằm trong Tinh vân Orion, là một vườn ươm sao gần đó với những ngôi sao dưới 10 triệu năm tuổi.
Một phân tích về ánh sáng đến từ cặp sao lùn chỉ ra rằng những người lùn có một dàn diễn viên màu đỏ. Các mô hình hiện tại cũng dự đoán rằng các sao lùn nâu nên có thời tiết Hồi giáo - các dải và đốm giống như đám mây tương tự như các sao nhìn thấy trên Sao Mộc và Sao Thổ.
Bằng cách đo các biến thiên trong phổ ánh sáng đến từ cặp này, các nhà thiên văn học cũng xác định được nhiệt độ bề mặt lùn. Lý thuyết dự đoán rằng thành viên lớn hơn của một cặp sao lùn nâu nên có nhiệt độ bề mặt cao hơn. Nhưng họ đã tìm thấy điều ngược lại. Nặng hơn của cả hai có nhiệt độ 4.310 độ F (2.650 độ Kelvin) và nhỏ hơn, 4.562 độ F (2.790 độ K). Những điều này so với nhiệt độ bề mặt của Sun Sun là 9,980 độ F (5,800 độ K).
Một trong những lời giải thích có thể là hai đối tượng có nguồn gốc và độ tuổi khác nhau, theo ông Stassun. Nếu đó là trường hợp, thì nó hỗ trợ một trong những kết quả của những nỗ lực mới nhất để mô phỏng quá trình hình thành sao. Những mô phỏng này dự đoán rằng các sao lùn nâu được tạo ra rất gần nhau đến mức chúng có khả năng phá vỡ sự hình thành của nhau.
Các quan sát mới xác nhận dự đoán trên lý thuyết rằng các sao lùn nâu bắt đầu như những vật thể có kích thước sao, nhưng co lại và mát mẻ và ngày càng có kích cỡ hành tinh khi chúng già đi. Trước đây, sao lùn nâu duy nhất có khối lượng được đo trực tiếp già hơn và mờ hơn nhiều.
Nhiều nhà thiên văn học nghĩ rằng sao lùn nâu thực sự có thể là sản phẩm phổ biến nhất của quá trình hình thành sao. Vì vậy, thông tin về các sao lùn nâu có thể cung cấp những hiểu biết mới có giá trị về các quá trình động tạo ra các ngôi sao thoát khỏi các xoáy nước của bụi và khí liên sao.
Do các sao lùn nâu cũ nhỏ hơn và mờ hơn so với các ngôi sao thực sự, nên chỉ trong những năm gần đây, những cải tiến trong công nghệ kính viễn vọng đã cho phép các nhà thiên văn học liệt kê hàng trăm vật thể mờ mà họ nghĩ có thể là sao lùn nâu. Nhưng để chọn ra các sao lùn nâu từ các loại vật thể mờ khác, họ cần một cách để ước tính khối lượng của chúng, bởi vì khối lượng là định mệnh của các ngôi sao và các vật thể giống như ngôi sao.
Sự tồn tại của sao lùn nâu được đề xuất lần đầu tiên vào những năm 1980, nhưng đến năm 2000, một ngôi sao lùn nâu được phát hiện rõ ràng. Trong khi các sao lùn nâu là đối tượng giả thuyết, các nhà thiên văn học phân biệt chúng với các hành tinh theo cách mà chúng hình thành. Các sao lùn nâu và các ngôi sao được hình thành theo cùng một cách, từ một đám mây bụi và khí liên sao sụp đổ. Các hành tinh được xây dựng từ các đĩa bụi và khí bao quanh các ngôi sao hình thành. Khi các nhà thiên văn học phát hiện ra sao lùn nâu ứng cử viên đầu tiên, họ nhận ra rằng các sao lùn rất khó phân biệt với các hành tinh, đặc biệt là khi họ có những người bạn đồng hành xuất sắc. Vì vậy, một nhóm các nhà thiên văn học đang phát triển ủng hộ việc xác định các sao lùn nâu là những vật thể lớn hơn từ 13 đến 80 lần so với Sao Mộc.
Các nhà nghiên cứu đã quan sát với hai bộ kính thiên văn đặt tại Chile Andes, khoảng 100 dặm về phía bắc của Santiago: các Moderate Nghiên cứu Aperture Kính viễn vọng hệ thống (SMARTS) và nhỏ, điều hành bởi một tổ hợp bao gồm các Viện Khoa học Kính thiên văn vũ trụ và Đại học Vanderbilt, và Đài thiên văn Gemini quốc tế, được điều hành bởi Quỹ khoa học quốc gia.
Nguồn gốc: Tin tức Hubble
