哈勃望远镜发现猎户星云中的恒星物体

这张图片是哈勃太空望远镜对猎户座星云中的低质量恒星,褐矮星和行星的调查的一部分。每个符号标识一对物体,它们可以在符号的中心看作一个点光源。特殊的图像处理技术被用来将星光分成一对物体。较粗的内圈表示主体,较薄的外圈表示伴侣。圆圈是颜色编码的:红色代表星球;橙色为一个棕色矮人;和一个星星黄色。位于左上角的是行星 - 行星对,没有父星。在右侧的中间是一对棕矮星。猎户座星云的部分大概是4乘3光年。学分:NASA,ESA和G. Strampelli(STScI)

在对猎户座星云中的微弱物体进行的一次前所未有的深入调查中,使用美国宇航局哈勃太空望远镜的天文学家发现了已知的最大数量的已知褐矮星撒在新生恒星中。从调查明星附近看,研究人员不仅发现了几个质量非常低的褐矮星同伴,还发现了三颗巨型行星。他们甚至发现了一个二元行星的例子,在没有母星的情况下,两颗行星相互绕行。

布朗矮星是一类奇怪的天体,它的质量如此之低,以至于它们的核心永远不会热到足以维持核聚变,从而为恒星提供动力。相反,褐矮星随着年龄的增长而变凉和褪色。尽管质量较低,褐矮星为了解恒星和行星如何形成提供了重要线索,并且可能是我们银河系最常见的物体之一。

位于1350光年远的猎户座星云是一个相对较近的实验室,用于研究各种各样的恒星形成过程,从丰富的巨星到矮小的红矮星以及难以捉摸的,淡褐色的矮小矮星。

这项调查只能通过哈勃的卓越分辨率和红外灵敏度来完成。

由于褐矮星比恒星寒冷,天文学家使用哈勃来确定它们的大气中是否存在水。 “这些太冷了,以至于形成了水汽,”马里兰州巴尔的摩太空望远镜研究所的Massimo Robberto解释说。 “水是次级物体的标志。这是一个惊人的,非常清晰的标志。随着质量越来越小,星星变得越来越暗,你需要用红外线观察它们。而在红外线中,最突出的特点是水。“

但由于在我们自己的大气中水蒸气的吸收作用,棕色矮星大气中的热水蒸气不容易从地球表面看到。幸运的是,哈勃高出大气层,具有近红外视觉,可以很容易地在遥远的世界发现水。

哈勃小组确定了1200个候选红色恒星。他们发现星星分裂成两个不同的种群:那些有水的,没有的。有水的明亮的被证实是微弱的红矮星。猎户座星云内众多淡水富含,自由浮动的棕矮星和行星都是新发现。许多没有水的恒星也被发现,这些都是银河系中的背景恒星。他们的光线因穿过星际尘埃而变红,因此与团队的研究无关。

该团队还为这1200颗红色的恒星寻找暗淡的二进制伴侣。因为它们与主星很接近,所以使用标准观测方法几乎不可能发现这些伴星。但是,通过使用由太空望远镜科学研究所的Laurent Pueyo开发的独特的高对比度成像技术,天文学家能够解析大量候选同伴的微弱图像。

这第一次分析不允许哈勃天文学家确定这些物体是否绕着更明亮的恒星,或者它们在哈勃图像中的接近度是否是偶然对准的结果。因此,他们现在被归类为候选人。然而,大气中存在的水分表明它们中的大多数不能在银河系背景中不对准的恒星,因此必须是褐矮星或系外行星伴星。

总的来说,研究小组发现了17个候选褐矮星伴星,它们是红矮星,一颗棕矮星,还有一颗棕矮星伴行星伴星。该研究还确定了三个潜在的行星质量同伴:一个与红矮星,一个与棕矮星以及另一个行星相关。

“我们尝试了一种方法,即高对比度成像后处理,天文学家多年来一直依赖这种方法。我们通常用它来寻找附近恒星附近非常微弱的行星,并一个一个仔细地观察它们,“Pueyo说。 “这一次,我们决定将我们的算法与哈勃的超稳定性结合起来,在Orion调查所获得的每一次曝光中检查数百颗非常年轻的恒星附近。事实证明,即使我们没有达到一颗恒星最深的灵敏度,我们样本的庞大体积也使我们能够获得空前的猎户座年轻系外行星和褐矮星伴侣的统计快照。“

该调查结合了水过滤器和高对比度图像处理这两种独特的技术,提供了一个无偏见的新形成的低质量源样本,既散布在现场,也散布在其他低质量物体的同伴中。 “我们可以重新处理整个哈勃档案,并尝试在那里找到珠宝,”罗伯托说。

随着2019年美国宇航局对红外敏感的詹姆斯韦伯太空望远镜的发射,寻找低质量恒星及其同伴的特征将变得更加有效。

该团队将于1月11日星期四在华盛顿特区美国天文学会第231次会议上公布结果。

资料来源:Ann Jenkins / Ray Villard,太空望远镜科学研究所