Astronomen ontdekken een oude ‘mislukte ster’ met intacte lithiumafzettingen

Een team van onderzoekers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en het Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), Mexico, heeft lithium ontdekt in de oudste en koudste bruine dwerg waar de aanwezigheid van dit waardevolle element is bevestigd . tot dusver. Dit quasi-stellaire object, Reid 1B genaamd, bewaart de oudst bekende lithiumafzettingen in onze kosmische omgeving, die dateren van vóór de vorming van het binaire systeem waartoe ze behoren. De ontdekking werd gedaan met behulp van de OSIRIS-spectrometer op de Gran Telescopio Canarias (GTC), bij het observatorium Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), op de Canarische Eilanden. De studie is net gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse meldingen van de Royal Astronomical Society.

Bruine dwergen, ook wel ‘koffiekleurige dwergen’ of ‘mislukte sterren’ genoemd, zijn de natuurlijke schakel tussen sterren en planeten. Ze zijn massiever dan Jupiter Maar nu genoeg om waterstof te verbranden, de brandstof die sterren gebruiken om te schitteren. Om deze reden werden deze substellaire objecten pas waargenomen toen waarnemers ze halverwege de jaren negentig ontdekten. Het is vooral interessant omdat van een deel ervan werd verwacht dat het zijn juiste lithiumgehalte zou kunnen behouden, dat soms bekend staat als “witte petroleum” vanwege zijn zeldzaamheid en belang.

In de afgelopen 20 jaar hebben astronomen de baanbewegingen ontdekt en getraceerd van dubbelsterren gevormd door bruine dwergen in de buurt van de zon. Ze bepaalden hun massa dynamisch met behulp van de wetten van Kepler, de wiskundige formules die Johannes Kepler in de zeventiende eeuw maakte om de bewegingen te beschrijven van astronomische lichamen die bewegen onder invloed van wederzijdse zwaartekracht, zoals het systeem gevormd door de aarde en de zon. In sommige van deze systemen heeft de primaire component voldoende massa om lithium te verbranden, terwijl de secundaire component deze massa niet heeft. Theoretische modellen zijn echter nog niet getest.

Met behulp van de OSIRIS-spectrometer op de Gran Telescopio Canarias (GTC, of ​​Grantecan), momenteel ’s werelds grootste optische en infraroodtelescoop, bij het Roque de los Muchachos Observatorium (ORM), heeft een team van onderzoekers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) heeft tussen februari en augustus van dit jaar zeer gevoelige spectroscopische waarnemingen gedaan van twee paar bruine dwergen.

In drie daarvan vonden ze geen lithium, maar wel in Red 1B, de zwakste en coolste van de vier. Door dit te doen, deden ze een opmerkelijke ontdekking, de ongestoorde kosmische lithiumafzetting, waarvan de oorsprong dateert van vóór de vorming van het systeem waartoe Reid 1B behoort. Het is in feite het koelste en zwakste object buiten het zonnestelsel waar lithium is gevonden, met een hoeveelheid die 13.000 keer groter is dan de hoeveelheid die op aarde wordt gevonden. Dit object, dat 1.100 miljoen jaar oud is en een dynamische massa heeft die 41 keer groter is dan de massa van Jupiter (de grootste planeet in het zonnestelsel), bevindt zich 16,9 lichtjaar van ons verwijderd.

verborgen schatkist

Waarnemingen van lithium bij bruine dwergen stellen ons in staat om hun massa tot op zekere hoogte te schatten Gezondheid, gebaseerd op kernreacties. De thermonucleaire massa’s die op deze manier worden gevonden, moeten consistent zijn met de bestaande dynamische massa’s, met minder onzekerheid, uit orbitale analyse. De onderzoekers ontdekten echter dat lithium zelfs een dynamische massa behield die 10% minder is dan voorspeld door de nieuwste theoretische modellen. Deze discrepantie lijkt significant en geeft aan dat er iets is met het gedrag van bruine dwergen dat we nog steeds niet begrijpen.

“We volgen het spoor van lithium in bruine dwergen al drie decennia”, zegt Eduardo Lorenzo Martin Guerrero de Escalante, onderzoeksprofessor aan de Hoge Raad voor Wetenschappelijk Onderzoek (CSIC) bij IAC en eerste auteur van het artikel. en vergelijk dat met theoretische voorspellingen.” De onderzoeker voegt eraan toe dat “er duizenden miljoenen bruine dwergen in de wereld zijn.” Melkweg. Het lithium dat in bruine dwergen wordt gevonden, is de grootste bekende afzetting van dit waardevolle element in onze kosmische omgeving.”

De co-auteur van het artikel, Carlos del Borgo Diaz, een onderzoeker bij INAOE, een openbaar onderzoekscentrum van de Mexicaanse CONACYT-federatie, legt uit dat “hoewel het oorspronkelijke lithium 13.800 miljoen jaar geleden werd gecreëerd, samen met waterstof en helium, als resultaat van nucleaire reacties in een vuurbal primitief van de grote explosieEr is nu tot vier keer meer lithium in het heelal. Volgens deze onderzoeker: “Hoewel dit element kan worden vernietigd, wordt het ook gecreëerd bij explosieve gebeurtenissen zoals supernovae en supernovae, zodat bruine dwergen zoals Reid 1B ze kunnen inpakken en beschermen alsof ze een verborgen schat zijn. “

Referentie: “Nieuwe minimale massabeperkingen voor thermonucleaire lithiumverbranding in bruine dwergen” door EL Martín, N Lodieu en C del Burgo, 23 oktober 2021, Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab2969

Dit onderzoek werd gefinancierd met financiering van het Spaanse Ministerie van Economische Zaken en Digitale Transformatie (MINECO) en van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (FEDER) via het PID2019-109522GB-C53-project.

De observatoria Gran Telescopio Canarias en het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) maken deel uit van het netwerk van individuele wetenschappelijke en technische infrastructuren (ICTS) in Spanje.