Ponad 3000 nowych brązowych karłów. Ochotnicy podwoili znany katalog tych tajemniczych obiektów

Przez ostatnie dziesięć lat ponad 200 000 ochotników z całego świata przeglądało zdjęcia nieba w poszukiwaniu ledwo widocznych obiektów, które wymykają się zarówno automatycznym algorytmom, jak i tradycyjnym przeglądom nieba. Efekt ich pracy właśnie trafił na łamy Astronomical Journal: katalog ponad 3000 nowych kandydatów na brązowe karły w naszym kosmicznym sąsiedztwie — co praktycznie podwaja dotychczasową liczbę znanych obiektów tego typu.

Wizja artystyczna brązowego karła autorstwa Williama Pendrilla, wolontariusza projektu Backyard Worlds: Planet 9. Projekt Backyard Worlds: Planet 9 ogłosił odkrycie ponad 3000 takich obiektów w ciągu ostatnich 10 lat, podwajając liczbę znanych. Źródło: William Pendrill

Czym są brązowe karły i dlaczego tak trudno je znaleźć

Brązowe karły zajmują osobliwą niszę między planetami a gwiazdami. Są zbyt masywne, żeby być zwykłymi planetami, ale za lekkie, by w ich wnętrzu zapłonęła trwała synteza jądrowa — ten mechanizm, który sprawia, że gwiazdy świecą przez miliardy lat. Zamiast tego tlą się i stygną przez całe swoje życie, emitując ciepło jedynie jako pozostałość po procesie powstawania.

Brązowe karły to kule gazu wielkości Jowisza, mniej masywne niż gwiazdy — i szacuje się, że w pobliżu Słońca jeden taki obiekt przypada na każde trzy lub cztery gwiazdy. Mimo tej liczebności znalezienie ich jest wyjątkowo trudne. Są praktycznie niewidoczne w świetle optycznym i jedynie słabo widoczne w podczerwieni. Standardowe przeglądy nieba, nastawione na gwiazdy i galaktyki, często je po prostu pomijają.

Nawet specjalnie zaprojektowane algorytmy przeszukujące zbiory danych podczerwonych mają z nimi problem: brązowe karły poruszają się po niebie w miarę szybko (bo są blisko nas), co sprawia, że na tle odległych galaktyk wyglądają jak małe, pełzające punkciki. Odróżnienie ich od artefaktów i szumów to zadanie, w którym ludzkie oko wciąż bije algorytmy.

Projekt Backyard Worlds: jak działała machina ochotników

W 2017 roku NASA uruchomiła projekt Backyard Worlds: Planet 9 na platformie Zooniverse, zbierającej ochotników do projektów naukowych. Pomysł był prosty: udostępnić wolontariuszom flipbooki — animowane sekwencje zdjęć z teleskopu WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), pokazujące ten sam fragment nieba w różnych epokach. Jeśli jakiś obiekt na kolejnych klatkach wyraźnie się przesunął względem nieruchomego tła galaktyk, mógł być brązowym karłem lub pobliską gwiazdą.

Wolontariusze nie byli jednak sami — za ich plecami stali zawodowi astronomowie, którzy przejrzeli ponad 100 000 zgłoszeń, ostatecznie potwierdzając 3006 obiektów wykazujących wyraźny ruch własny, czyli przemieszczanie się względem odległych, nieruchomych gwiazd tła. Ten parametr jest przydatny nie tylko do potwierdzenia, że obiekt jest blisko Układu Słonecznego, ale też do szacowania jego wieku na podstawie grupy gwiazd, z którą prawdopodobnie porusza się wspólnie.

Co kryje nowy katalog

Spośród 3006 obiektów 2357 to karły typu L — z pylistymi, złożonymi atmosferami i chmurami zbudowanymi z minerałów, natomiast 649 to karły typu T, zimniejsze, w których atmosferyczny pył opada i dominować zaczyna metan. Kolejne 80 obiektów miało widmo sugerujące typ L lub T, ale były zbyt słabe lub ich pozycję trudno było wyznaczyć na tyle dokładnie, by potwierdzić ich ruch.

Katalog kryje jednak prawdziwe perełki. Wśród odkrytych obiektów 28 obiektów okazało się towarzyszami pobliskich gwiazd, podróżującymi z nimi wspólnie. Jeszcze bardziej intrygujących jest 9 kandydatów na układy podwójne złożone z dwóch ultra zimnych karłów. Szerokie układy podwójne tego rodzaju są niezwykle rzadkie — grawitacyjne oddziaływania mijających gwiazd rozrywają je po milionach lat. Znalezienie aż dziewięciu układów w jednym zbiorze danych daje astronomom doskonały materiał do weryfikacji teorii mechaniki orbitalnej.

Nauka robiona przez każdego z nas

Za tymi wynikami stoją prawdziwi ludzie, dla których udział w projekcie okazał się spełnieniem marzeń. Spośród 61 ochotników wymienionych jako współautorzy pracy (spośród ponad 200 000, którzy przez lata przyłożyli rękę do projektu) wielu nie kryło wzruszenia. Kiedy dowiedziałam się o współautorstwie, pomyślałam: tak, marzenia się spełniają — napisała Mayahuel Torres Guerrero z Meksyku.

To znakomity przykład tzw. nauki obywatelskiej — modelu, w którym amatorzy wykonują prawdziwą pracę badawczą, a nie jedynie finansują laboratoria. W tym przypadku ich wzrok okazał się niezastąpiony: maszyny dostarczyły zdjęć i wstępnej selekcji, ale ostateczne rozstrzygnięcia należały do ludzi.

Co dalej

Projekt Backyard Worlds wciąż trwa — ochotnicy przeglądają 2 miliardy kolejnych zdjęć z WISE i jego następcy NEOWISE-R. Nowy katalog to dopiero połowa drogi: kandydatury odkrytych obiektów muszą zostać potwierdzone widmowo przez duże teleskopy naziemne i kosmiczne, które pozwolą precyzyjnie określić ich temperaturę, masę i skład atmosfery.

Astronomów szczególnie kuszą zimne karły typu Y — najchłodniejsze ze znanych brązowych karłów, o temperaturach atmosfery porównywalnych z ludzkim ciałem. To obiekty leżące na granicy między gwiazdami a planetami i mogą one pomóc zrozumieć, jak wygląda przejście między jedną a drugą klasą. Im więcej ich znamy, tym lepiej pojmujemy, jak bogata i zróżnicowana jest kosmiczna okolica Słońca.

Źródła:

GŁÓWNE: