Η τυχαία ανακάλυψη ενός καφέ νάνου που κινείται στα όρια μεταξύ αστεριού και πλανήτη, και που το ονόμασαν “Το Ατύχημα”, σπάει τα μέχρι τώρα δεδομένα των αστρονόμων για αυτά τα αντικείμενα.
Ο Νταν Κάσελντεν (Dan Caselden) ξύπνησε αργά το βράδυ, στις 3 Νοεμβρίου 2018, και άρχισε να παίζει το βιντεοπαιχνίδι Counter-Strike, όταν έγραψε ιστορία αστρονομίας. Κάθε φορά που πέθαινε, πεταγόταν στο φορητό υπολογιστή του για να ελέγξει την αυτόματη αναζήτηση που εκτελούσε, σε εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου της NASA.
Ξαφνικά, τις πρώτες πρωινές ώρες, εμφανίστηκε κάτι περίεργο. Όπως είπε ο Κάσελντεν: «Ήταν πολύ περίεργο. Κινούνταν πιο γρήγορα από οτιδήποτε έχω ανακαλύψει. Ήταν αχνό και γρήγορο, κάτι που το έκανε πολύ περίεργο».
Ο Κάσελντεν έστειλε email στους αστρονόμους με τους οποίους συνεργαζόταν, στο πλαίσιο του έργου Backyard Worlds: Planet 9. Μόλις απέκλεισαν το ενδεχόμενο να πρόκειται για ένα τεχνούργημα της εικόνας, συνειδητοποίησαν ότι κοιτούσαν κάτι εντελώς ασυνήθιστο, ένα υπερβολικά αμυδρό αντικείμενο, 50 έτη φωτός μακριά, να τρέχει φλεγόμενο στο γαλαξία, με 200 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Του δόθηκε το όνομα WISE 1534-1043, αλλά λόγω των μοναδικών χαρακτηριστικών και της τυχαίας ανακάλυψης, σύντομα απέκτησε το ψευδώνυμο “The Accident” (Το Ατύχημα).
Οι αστρονόμοι πιστεύουν τώρα ότι ο Κάσελντεν βρήκε έναν καφέ νάνο, ένα αποτυχημένο αστέρι που στερείται του απαραίτητου όγκου για να ξεκινήσει την πυρηνική σύντηξη στον πυρήνα του. «Σχηματίζεται σαν αστέρι», δήλωσε η Σάρα Κέισγουέλ (Sarah Casewell), αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Leicester στο Ηνωμένο Βασίλειο, «Ωστόσο, δεν αποκτά ποτέ αρκετή μάζα για να συγχωνεύσει το υδρογόνο σε ήλιο και να αρχίσει να καίει οτιδήποτε».
Η ανακάλυψη του “Ατυχήματος” έδειξε πώς έχουμε πολλά να μάθουμε ακόμα για τους καφέ νάνους. Αυτά τα αντικείμενα κυμαίνονται από μάζα από περίπου 13 φορές τη μάζα του Δία έως 75 φορές ή και περισσότερο, αλλά ακριβώς εκεί που βρίσκονται αυτά τα δύο όρια είναι ένα συνεχές δίλημμα.
“Οι αστρονόμοι διαφωνούν γι ‘αυτό το κατώτερο όριο συνεχώς”, δήλωσε η Μπεθ Μπίλερ (Beth Biller), αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου στο Ηνωμένο Βασίλειο. Ενώ οι 13 φορές την μάζα του Δία είναι περίπου η μάζα στην οποία μπορεί να λάβει χώρα η σύντηξη δευτερίου (το χαρακτηριστικό που διαφοροποιεί τους καφέ νάνους από τους γιγάντιους πλανήτες αερίου), το όριο μπορεί να ποικίλει. «Δεν υπάρχει τίποτα το ιδιαίτερο στις 13 μάζες του Δία», είπε η Μπίλερ.
Σύμφωνα με την Μπίλερ, “οι καφέ νάνοι διαφέρουν επίσης πολύ στη θερμοκρασία. Οι πιο ζεστοί έχουν θερμοκρασίες επιφάνειας περίπου 2.000 βαθμών Κελσίου. Οι πιο κρύοι είναι κάτω από τους 200 βαθμούς. Καθώς δεν έχουν τη δική τους πηγή θερμότητας, οι καφέ νάνοι θα κρυώσουν σταδιακά, μέσα σε δισεκατομμύρια χρόνια σε αυτές τις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Οι Νάνοι, που θολώνουν το όριο μεταξύ πλανητών και καφέ νάνων, μπορούν να είναι πιο κρύοι. Ένα αντικείμενο που ονομάζεται WISE 0855-0714 βρίσκεται κάτω από αυτό το όριο παγώματος. Είναι το πιο κρύο αντικείμενο που γνωρίζουμε έξω από το ηλιακό μας σύστημα”.
Το πώς μπορεί να μοιάζει ένας καφέ νάνος από κοντά είναι επίσης ασαφές. Παρά το όνομά τους, που προτάθηκε από την αστρονόμο Τζιλ Τάρτερ (Jill Tarter) το 1975, πιθανότατα δεν είναι καφέ. Μάλλον είναι πιο πορτοκαλί ή κόκκινοι. «Καλώς ή κακώς έχει κολλήσει ως όνομα», δήλωσε ο Ντέιβι Καρκπάτρικ (Davy Kirkpatrick), αστρονόμος στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια.
Έχουν επίσης ατμόσφαιρα και αυτή η ατμόσφαιρα μπορεί να εμφανίσει κάποιου είδους καταιγίδες, όπως στον Δία. Πέρυσι, η Μπίλερ και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν αυτές τις καταιγίδες για να μετρήσουν την ταχύτητα του ανέμου σε έναν καφέ νάνο, περίπου 34 έτη φωτός μακριά. Παρακολουθούσαν αρχικά τα στοιχεία που εμφανίζονταν στην ατμόσφαιρά του καθώς περιστρέφονταν και στη συνέχεια συνέκριναν αυτήν την ταχύτητα με τη μέτρηση της εσωτερικής ταχύτητας περιστροφής του αντικειμένου, που συλλέγεται από το μαγνητικό του πεδίο. Συγκρίνοντας τις δύο τιμές, οι ερευνητές υπολόγισαν ταχύτητα ανέμου πάνω από 2.300 χιλιόμετρα την ώρα, πέντε φορές περισσότερο από τους ανέμους του Δία.
Επειδή οι καφέ νάνοι γεφυρώνουν το χάσμα μεταξύ άστρων και πλανητών, μπορούν να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε και τα δύο αυτά αντικείμενα. Στο επάνω άκρο της κλίμακας μάζας, το όριο μεταξύ των μεγαλύτερων καφέ νάνων και των μικρότερων αστεριών μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για το πώς ξεκινά η πυρηνική σύντηξη.
Ένα αντικείμενο πρέπει να φτάσει στον πυρήνα του σε θερμοκρασίες περίπου 3 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, για να ξεκινήσει η πυρηνική σύντηξη, δήλωσε ο Νόλαν Γκρίβς (Nolan Grieves) από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης στην Ελβετία. Αυτό πυροδοτεί μια αλυσιδωτή αντίδραση που μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο. Αλλά κανείς δεν είναι ακριβώς σίγουρος πόση μάζα χρειάζεται για να συμβεί αυτό και σε ποιο σημείο ένας καφέ νάνος γίνεται αστέρι. “Υπάρχουν πολλές πτυχές της αστρικής εξέλιξης για τις οποίες οι γνώσεις μας είναι ακόμα σχετικά αβέβαιες”, δήλωσε η Μπίλερ. “Το πού βρίσκεται ακριβώς αυτό το όριο σύντηξης είναι ένα από αυτά τα ερωτήματα.”
Πρόσφατες εργασίες με επικεφαλής τον Nolan Grieves εντόπισαν πέντε καφέ νάνους υψηλής μάζας, με μάζες μεταξύ 77 και 98 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία. “Βρίσκονται ακριβώς στα σύνορα όπου αρχίζει να γίνεται η σύντηξη υδρογόνου”, δήλωσε ο Grieves. Ωστόσο, δεν είναι σαφές προς το παρόν, σε ποια πλευρά του ορίου βρίσκονται αυτά τα πέντε αντικείμενα. “Δεν γνωρίζουμε την πραγματική φύση αυτών των αντικειμένων”, δήλωσε ο Grieves, “επειδή είναι πολύ κοντά σε αυτό το όριο”.
Μερικοί καφέ νάνοι μπορεί να είναι ακόμη και τόσο μαγνητικά ισχυροί ώστε να μπορούσαν να φιλοξενήσουν τους δικούς τους πλανήτες. «Γνωρίζουμε ορισμένα συστήματα καφέ νάνων που μοιάζουν σαν να έχουν πρωτοπλανητικούς δίσκους γύρω τους», δήλωσε ο Kirkpatrick. «Και υπάρχει κάθε ένδειξη ότι πιθανότατα υπάρχουν καφέ νάνοι που έχουν σε τροχιά γύρω τους, τους δικούς τους εξωπλανήτες».
Στο αντίθετο άκρο της κλίμακας μάζας ενός καφέ νάνου, βρίσκεται “Το Ατύχημα”. Είναι ένα εξαιρετικά μικρό, κρύο και αμυδρό αντικείμενο, «μόλις στο επίπεδο που μπορούσαμε να το εντοπίσουμε», είπε ο Kirkpatrick. Οι αστρονόμοι είναι πρόθυμοι να βρουν ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός καφέ νάνου χαμηλής μάζας και ενός γιγάντιου πλανήτη αερίου μεγάλης μάζας. Αυτό κάνει μικρούς και αμυδρούς καφέ νάνους, όπως τον Accident, χρήσιμους στόχους.
Το Ατύχημα φαίνεται επίσης ότι είναι κατασκευασμένο από κάποια περίεργα πράγματα. Καθώς το σύμπαν γερνάει, τα σουπερνόβα φτύνουν αρκετά βαρύτερα στοιχεία, όπως άνθρακα και οξυγόνο, αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν «μέταλλα». Εξαιτίας αυτού, τα παλιά αντικείμενα που σχηματίστηκαν νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος τείνουν να έχουν λίγα μέταλλα, ενώ τα νέα αντικείμενα να έχουν περισσότερα.
Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι βρέθηκε στην τοπική ηλιακή μας γειτονιά, όπου φιλοξενούνται κυρίως νέοι, πλούσιοι σε μέταλλα αστέρες, το Ατύχημα φαίνεται να είναι φτωχό σε μέταλλα. «Πιστεύουμε ότι αυτός είναι πιθανότατα ένας παλαιός καφέ νάνος, πιθανότατα που δημιουργήθηκε πριν από τον Γαλαξία μας», δήλωσε ο Kirkpatrick. Η Casewell πρόσθεσε ότι ήταν πιθανότατα “ένας από τους πρώτους καφέ νάνους που σχηματίστηκε” στον γαλαξία μας, που προέρχεται από το εξωτερικό γαλαξιακό φωτοστέφανο που περιβάλλει τον Γαλαξία μας και στη συνέχεια μεταναστεύει προς τα μέσα.
Όπως και με τόσα άλλα φαινόμενα στο σύμπαν μας, το εύρημα “Ατύχημα” υπογραμμίζει ότι αυτά τα αινιγματικά και μυστηριώδη αντικείμενα έρχονται σε κάθε είδους μορφές και η τοποθέτησή τους σε αυστηρά καθορισμένες κατηγορίες δεν είναι απλή υπόθεση.
