천체물리학자들이 지금까지 관측된 가장 가깝고 가장 오래된 초저온 왜성 쌍 성을 발견하다

노스웨스턴 대학과 캘리포니아 샌디에고 대학(UC San Diego) 천체물리학자들은 지금까지 관찰된 것 중 가장 조밀한 초저온 왜성 쌍성계를 발견했습니다.

두 별은 너무 가까워서 서로를 한 바퀴 도는 데 지구의 하루도 채 걸리지 않습니다. 즉, 각 별의 “연도”는 17시간만 지속됩니다.

LP 413-53AB라고 명명된 새로 발견된 시스템은 한 쌍의 초저온 왜성(ultracool dwarfs)으로 구성되어 있습니다. 초저온 왜성(ultracool dwarfs)은 매우 차가워서 주로 적외선에서 빛을 방출하여 인간의 눈에는 완전히 보이지 않는 매우 낮은 질량의 별입니다. . 그럼에도 불구하고 그들은 우주에서 가장 흔한 유형의 별 중 하나입니다.

이전에 천문학자들은 3개의 단주기 초저온 왜성 쌍성계만을 발견했는데, 모두 상대적으로 젊고 최대 4천만 년 된 것입니다. LP 413-53AB는 우리 태양과 비슷한 나이인 수십억 년으로 추정되지만 지금까지 발견된 모든 초저온 왜성 쌍성보다 최소 3배 짧은 궤도 주기를 가지고 있습니다.

이 연구는 3월 1일에 출판되었습니다. 천체 물리학 저널 편지.

연구를 이끈 북서부 천체물리학자 Chih-Chun “Dino” Hsu는 “이러한 극단적인 시스템을 발견하는 것은 흥미진진하다”고 말했다. “원칙적으로 우리는 이러한 시스템이 존재해야 한다는 것을 알고 있었지만 그러한 시스템은 아직 확인되지 않았습니다.”

Hsu는 Northwestern의 Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics(CIERA)의 박사 후 연구원입니다. 그는 박사 과정에서 이 연구를 시작했습니다. UC 샌디에이고에서 Adam Burgasser 교수의 조언을 받았습니다.

팀은 아카이브 데이터를 탐색하는 동안 이상한 바이너리 시스템을 처음 발견했습니다. Hsu는 분광 데이터를 기반으로 별을 모델링할 수 있는 알고리즘을 개발했습니다. 천체물리학자는 별에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 분석하여 별의 화학적 조성, 온도, 중력 및 회전을 결정할 수 있습니다. 이 분석은 또한 방사 속도로 알려진 관찰자에게 다가가거나 멀어지는 별의 움직임을 보여줍니다.

LP 413-53AB의 스펙트럼 데이터를 조사하던 중 Hsu는 이상한 점을 발견했습니다. 별들이 대략적으로 정렬되고 분광선이 겹칠 때 초기 관측에서 이 시스템을 포착하여 Hsu는 그것이 단지 하나의 별이라고 믿게 만들었습니다. 그러나 별들이 궤도를 따라 이동함에 따라 스펙트럼선은 반대 방향으로 이동하여 나중에 스펙트럼 데이터에서 쌍으로 분리되었습니다. Hsu는 믿을 수 없을 정도로 타이트한 바이너리에 실제로 두 개의 별이 잠겨 있다는 것을 깨달았습니다.

WM Keck 천문대에서 강력한 망원경을 사용하여 Hsu는 그 현상을 직접 관찰하기로 결정했습니다. 2022년 3월 13일, 팀은 쌍성계가 위치한 황소자리 방향으로 망원경을 돌려 2시간 동안 관찰했다. 그런 다음 7월, 10월, 12월과 2023년 1월에 더 많은 관찰을 했습니다.

Burgasser는 “이 측정을 할 때 몇 분 동안 관찰하면 변화하는 것을 볼 수 있었습니다.”라고 말했습니다. “우리가 따르는 대부분의 바이너리는 궤도 주기가 몇 년입니다. 따라서 몇 달마다 측정값을 얻습니다. 그런 다음 잠시 후 퍼즐을 맞출 수 있습니다. 이 시스템을 사용하면 스펙트럼 선이 실시간으로 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 인간의 시간 단위로 우주에서 어떤 일이 일어나는 것을 보는 것은 놀라운 일입니다.”

관측은 Hsu의 모델이 예측한 것을 확인했습니다. 두 별 사이의 거리는 지구와 태양 사이의 거리의 약 1%입니다. Burgasser는 “이는 100만년 정도 된 젊었을 때 이 별들이 서로의 위에 있었을 것이기 때문에 이것은 놀라운 일입니다.”라고 말했습니다.

연구팀은 별들이 진화함에 따라 서로를 향해 이동했거나, 지금은 사라진 세 번째 별 구성원이 방출된 후 함께 모였을 것이라고 추측합니다. 이러한 아이디어를 테스트하려면 더 많은 관찰이 필요합니다.

Hsu는 또한 유사한 별 시스템을 연구함으로써 연구원들이 지구 너머에 잠재적으로 거주할 수 있는 행성에 대해 더 많이 알 수 있다고 말했습니다. 초저온 왜성은 태양보다 훨씬 더 희미하고 어둡기 때문에 표면에 액체 상태의 물(생명을 형성하고 유지하는 데 중요한 요소)이 있는 모든 세계는 별에 훨씬 더 가까워야 합니다. 그러나 LP 413-53AB의 경우 거주 가능 구역 거리가 항성 궤도와 동일하여 이 시스템에서 거주 가능 행성을 형성하는 것이 불가능합니다.

“이 초저온 난쟁이는 우리 태양의 이웃입니다.”라고 Hsu는 말했습니다. “잠재적으로 거주할 수 있는 숙주를 식별하려면 인근 이웃부터 시작하는 것이 도움이 됩니다. 하지만 초저온 난쟁이들 사이에 가까운 바이너리가 일반적이라면 발견할 수 있는 거주 가능한 세계는 거의 없을 수 있습니다.”

이러한 시나리오를 완전히 탐색하기 위해 Hsu, Burgasser 및 그들의 공동 작업자는 전체 데이터 샘플을 생성하기 위해 더 많은 초저온 난쟁이 이진 시스템을 정확히 찾아내기를 희망합니다. 새로운 관측 데이터는 쌍성 형성 및 진화에 대한 이론적 모델을 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 지금까지 초저온 쌍성을 찾는 것은 드문 일이었습니다.

“이러한 시스템은 드물다”고 연구 공동 저자이자 UC San Diego의 박사후 연구원인 Chris Theissen은 말했습니다. “그러나 우리는 그것들이 거의 존재하지 않기 때문에 희귀한지 아니면 단지 우리가 그것들을 찾지 못해서 희귀한지 모릅니다. 그것은 개방형 질문입니다. 이제 우리는 구축을 시작할 수 있는 하나의 데이터 포인트를 갖게 되었습니다. 이 데이터는 Dino의 도구를 사용하면 이와 같은 바이너리를 더 많이 찾을 수 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/03/230301162706.htm