Smeđi patuljak od 48 Jupitera u orbiti oko zvezde tipa A
Satelit TESS izmerio je HIP 61637 b, telo od 47,8 Jupiterovih masa u skoro kružnoj putanji oko zvezde skoro tri puta masivnije od Sunca. Sistem je star oko 396 miliona godina.
Tim koji predvodi Nino Efremidze sa Univerziteta Harvard objavio je merenja objekta HIP 61637 b, smeđeg patuljka koji na svakih 6,829104 dana prolazi ispred svoje matične zvezde. Objekat je pronašao satelit Nacionalne aeronautičke i svemirske administracije za traženje planeta u prelazu, poznat kao TESS, a rad sa punom karakterizacijom sistema postavljen je 4. avgusta na server za pretiske arXiv, pod oznakom 2608.03094. Značaj je u tome što nijedan do sada poznat smeđi patuljak u prelazu ne kruži oko ovako masivne i ovako sjajne zvezde.
Smeđi patuljci su tela između planeta i zvezda. Teži su od najvećih planeta, ali nemaju dovoljno mase da u jezgru pokrenu fuziju vodonika, pa se decenijama svrstavaju u jednu kategoriju određenu isključivo masom. HIP 61637 b sedi tačno u sredini onoga što astronomi zovu pustinja smeđih patuljaka, opsega mase u kome se ovakva tela blizu matične zvezde gotovo ne nalaze.
Šta je tačno izmereno
Merenja daju masu od 47,8 Jupiterovih masa, uz nesigurnost od oko 1,5 mase Jupitera, i poluprečnik od 1,149 Jupiterovih poluprečnika. Putanja je skoro kružna, sa ekscentricitetom od 0,054.
Matična zvezda je spektralnog tipa A, dakle svetla i plavičasta:
- masa 2,86 masa Sunca
- poluprečnik 4,33 poluprečnika Sunca
- efektivna temperatura oko 9.180 kelvina, znatno više od oko 5.800 kelvina koliko ima Sunce
U sažetku rada Efremidze i koautori, među kojima su Dejvid Latam, Alison Birla, Samjuel Kvin, Džozef Rodrigez i Hju Ozborn, formulaciju drže usko:
HIP 61637 je najmasivnija i najsjajnija zvezda za koju se do danas zna da ima smeđeg patuljka u prelazu.
U katalogu satelita TESS isti objekat vodi se i kao TOI-5401 b.
Zašto je starost sistema važnija od same mase
TESS od 2018. prati sjaj obližnjih zvezda i beleži kratkotrajno slabljenje svetlosti kada telo prođe ispred zvezde iz našeg ugla gledanja. Iz dubine i trajanja tog pada izvodi se veličina i orbita, a masa se dobija spektroskopijom, merenjem kako se zvezda njiše pod gravitacijom pratioca.
Ovde je pomogla i sama zvezda. Ona se približava kraju života na glavnom nizu i počela je da se menja, a takvo stanje modeli zvezdane evolucije opisuju preciznije nego mirnu fazu. Zato je starost sistema procenjena na 396 miliona godina, sa nesigurnošću od 46 miliona. To je tek sedmi smeđi patuljak kome je starost pouzdano izmerena.
Broj deluje sitno dok se ne doda šta smeđi patuljci rade s vremenom. Oni se hlade i skupljaju, pa isti objekat u različitim epohama ima različit poluprečnik. Bez starosti se izmerena veličina ne može uporediti sa modelom, a sa starošću postaje tačka kroz koju model mora da prođe.
Kako je nastao, na to merenje ne odgovara
Postoje dva puta nastanka. Po jednom, oblak gasa i prašine se sruši pod sopstvenom gravitacijom i nikada ne skupi dovoljno mase da zapali fuziju, isto kako nastaje zvezda. Po drugom, telo postepeno raste u disku materijala oko mlade masivne zvezde, kao planeta.
Ta dva puta u načelu ostavljaju različit trag u obliku putanje. Kolaps oblaka daje izduženije orbite, rast u disku mirnije i kružnije. Nevolja je što plimske sile bliske zvezde s vremenom izravnaju izduženu putanju, pa dokaz nestane. Autori sami navode da teorija plimskog razvoja predviđa upravo takvo zaokruživanje orbite, što se slaže sa izmerenim skoro nultim ekscentricitetom. Drugim rečima, kružna putanja ovde ne razdvaja dve mogućnosti.
Veličina objekta, u kombinaciji sa velikom masom zvezde, upućuje na to da je telo možda raslo postepeno u disku. Ali masa od 48 Jupiterovih masa napinje granicu onoga što se tim putem uopšte može napraviti, i to pitanje rad ostavlja otvorenim.
Granice ovog rezultata
Rad ima 14 strana i predat je časopisu The Astronomical Journal, ali za sada postoji samo kao pretisak, dakle bez završene recenzije. Merenja se odnose na jedan sistem, a sedam pouzdano datiranih smeđih patuljaka je premali uzorak da bi se iz njega izvodila opšta pravila o nastanku ove klase tela.
Ono što je ovim radom dobijeno jeste jedna dobro izmerena tačka, sa masom, poluprečnikom, periodom i starošću. Šta ona znači za granicu između neuspelih zvezda i prerastlih planeta pokazaće tek slična merenja na drugim sistemima.
