Οι καφέ νάνοι σχηματίζονται όπως και τα άστρα

Πηγή: PhysOrg, 3 Δεκεμβρίου 2008

Αστρονόμοι έχουν βρει σοβαρές ενδείξεις ότι οι καφέ νάνοι σχηματίζονται σαν τα αστέρια. Χρησιμοποιώντας ένα ραδιοπαρατηρητήριο (SMA), εντόπισαν μόρια μονοξειδίου του άνθρακα που εκτινάσσονται προς τα έξω από το αντικείμενο γνωστό ως ISO-Oph 102. Τέτοιες μοριακές εκροές συνήθως θεωρούνται ότι προέρχονται από μικρά αστέρια ή πρωτοάστρα. Ωστόσο, αυτό το αντικείμενο εκτιμάται ότι έχει 60-πλάσια μάζα του Δία, που σημαίνει ότι είναι πολύ μικρό για να γίνει αστέρι. Γι αυτό και οι αστρονόμοι το έχουν κατατάξει στην κατηγορία των καφέ νάνων.

Οι καφέ νάνοι βρίσκονται στη διαχωριστική γραμμή μεταξύ των γιγάντιων πλανητών και αστεριών, και γενικά έχουν μάζα 15 έως 75 φορές τη μάζα του Δία. Η θεωρητική ελάχιστη μάζα για να μπορεί ένα αστέρι να διατηρήσει την πυρηνική σύντηξη είναι 75 φορές τη μάζα του Δία. Η δε θερμοκρασία του είναι μερικές εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου, σε αντίθεση με τη θερμοκρασία στην επιφάνεια του ήλιου που είναι 10.000 βαθμοί.

Γι αυτό και οι καφέ νάνοι ορισμένες φορές αποκαλούνται αποτυχημένα αστέρια. Ωστόσο, δεν ήταν σαφές αν σχηματίζονται σαν τα κανονικά αστέρια, με βαρυτική κατάρρευση νεφών αερίου, ή αν σχηματίζονται σαν τους πλανήτες, συσσωρεύοντας πάνω τους βραχώδη υλικά μέχρι να μεγαλώσουν αρκετά για να αντλήσουν μέσω της βαρύτητας γειτονικές ποσότητες αερίου.

Καλλιτεχνική εικόνα που δείχνει τον καφέ νάνο ISO-Oph 102. Παρατηρήσεις από το Ραδιο-παρατηρητήριο σε μήκη κύματος κάτω του 1 χιλιοστού δείχνουν ότι σχηματίζεται σαν ένα κανονικό αστέρι,  με απορρόφηση υλικού από τον περιβάλλοντα δίσκο συσσώρευσης υλικών (σε πορτοκαλί χρώμα). Ο καφέ νάνος διασκορπίζει τη στροφορμή του γιατί εκτινάσσει υλικό σε δύο πίδακες με αντίθετη κατεύθυνση (κόκκινο). Η μπλε κυρτωμένη διαταραχή βρίσκεται εκεί όπου οι πίδακες αλληλεπιδρούν με το διαστρικό μέσο.

Ένα αστέρι μορφοποιείται όταν ένα νέφος από διαστρικό αέριο συγκεντρώνεται λόγω της βαρύτητας, αυξάνει η πυκνότητα και γίνεται θερμότερο μέχρι να αρχίσει η σύντηξη του υδρογόνου. Αν το αρχικό νέφος αερίου είναι περιστρεφόμενο, αυτή η περιστροφή θα επιταχυνθεί, καθώς καταρρέει προς το εσωτερικό. Για να συγκεντρώσουν αρκετή μάζα, τα νεαρά πρωτοάστρα πρέπει να ρίξουν με κάποιο τρόπο τη στροφορμή τους. Αυτό επιτυγχάνεται με την εκτίναξη υλικού σε αντίθετες κατευθύνσεις σαν μια διπολική εκροή.

Ένα καφέ νάνο άστρο έχει μικρότερη μάζα από ένα αστέρι, με αποτέλεσμα να διαθέτει μικρότερη βαρύτητα για να έλκει περισσότερη ύλη. Σαν αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι για καιρό συζητούσαν κατά πόσον ένας καφέ νάνος θα μπορούσε να σχηματιστεί με τον ίδιο τρόπο με ένα αστέρι. Προηγούμενες παρατηρήσεις πρόσφεραν υπόνοιες ότι θα μπορούσαν. Η απρόσμενη και ευτυχής ανακάλυψη της εκροής ενός διπολικού μορίου στο σύστημα ISO-Oph 102, προσφέρει τις πρώτες ισχυρές ενδείξεις ότι ο καφέ νάνος σχηματίζεται μέσω μιας βαρυτικής κατάρρευσης.

"Νομίζαμε ότι όλες αυτές οι εκροές θα ήταν υπερβολικά αδύναμες για να μπορούν να ανιχνευθούν με τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις και θα έπρεπε να περιμένουμε μέχρι την επόμενη γενιά παρατηρητηρίων, σαν το ALMA [Atacama Large Array Millimeter]", λέει ο Ngoc Phan-Bao του Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής (ASIAA), επικεφαλής της έρευνας. "Ήταν μια μεγάλη έκπληξη. Η αναζήτηση της μοριακής εκροής με το SMA δείχνει την ασυνήθιστη δυνατότητες του δικτύου των κεραιών."

Όπως ήταν αναμενόμενο, οι εκροές υλικού περιέχουν πολύ μικρότερη μάζα από την εκροή από ένα τυπικό αστέρι: περίπου 1000 φορές λιγότερη. Ο ρυθμός της εκροής είναι επίσης μικρότερος κατά ένα παράγοντα 100.

"Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι οι καφέ νάνοι και αστέρια δεν είναι διαφορετικά, επειδή σχηματίζονται με διαφορετικούς τρόπους", λέει ο Paul Ho, ένας αστρονόμος στο Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard και διευθυντή της ASIAA. "Μοιράζονται τον ίδιο μηχανισμό. Αν ένα αντικείμενο καταλήγει σαν καφέ νάνο αστέρι ή άστρο προφανώς εξαρτάται μόνο από το ποσό του διαθέσιμου υλικού."

Η εργασία για το αντικείμενο ISO-Oph 102 θα δημοσιευθεί στο Astrophysical Journal Letters.