Les naines brunes sont des objets qui chevauchent la ligne de démarcation entre les étoiles et les planètes. Ils se forment comme des étoiles, devenant suffisamment denses pour s’effondrer sous leur propre gravité, mais ils ne deviennent jamais suffisamment denses et chauds pour commencer à fusionner l’hydrogène et se transformer en étoile. Au bas de l’échelle, certaines naines brunes sont comparables à des planètes géantes, pesant à peine quelques fois la masse de Jupiter.
Quelles sont les in addition petites étoiles ?
Les astronomes tentent de déterminer le additionally petit objet pouvant se former à la manière d’une étoile. Une équipe utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA a identifié le nouveau détenteur du record : une minuscule naine brune flottant librement avec seulement trois à quatre fois la masse de Jupiter.
« Une question fondamentale que l’on retrouve dans tous les manuels d’astronomie est la suivante : quelles sont les in addition petites étoiles ? C’est à cela que nous essayons de répondre », a expliqué l’auteur principal Kevin Luhman de l’Université d’État de Pennsylvanie.
Stratégie de recherche
Pour localiser cette nouvelle naine brune, Luhman et sa collègue, Catarina Alves de Oliveira, ont choisi d’étudier l’amas d’étoiles IC 348, situé à environ 1 000 années-lumière de nous, dans la région de development d’étoiles de Persée. Cet amas est jeune, âgé d’environ 5 thousands and thousands d’années seulement. En conséquence, toutes les naines brunes seraient encore relativement brillantes en lumière infrarouge, rayonnantes à bring about de la chaleur de leur formation.
L’équipe a d’abord photographié le centre de l’amas à l’aide de la NIRCam (caméra proche infrarouge) de Webb pour identifier les candidates naines brunes à partir de leur luminosité et de leurs couleurs. Ils ont suivi les cibles les as well as prometteuses à l’aide du réseau de microobturateurs NIRSpec (Close to-Infrared Spectrograph) de Webb.
La sensibilité infrarouge de Webb était cruciale, permettant à l’équipe de détecter des objets additionally faibles que les télescopes au sol. De additionally, la eyesight nette de Webb leur a permis de déterminer quels objets rouges étaient des naines brunes précises et lesquels étaient des galaxies à fond blobby.
Ce processus de vannage a conduit à trois cibles intrigantes pesant trois à huit masses de Jupiter, avec des températures de surface area allant de 1 500 à 2 800 degrés Fahrenheit (830 à 1 500 degrés Celsius). Le plus petit d’entre eux ne pèse que trois à quatre fois Jupiter, selon les modèles informatiques.
Expliquer remark une si petite naine brune a pu se former est théoriquement un défi. Un nuage de gaz lourd et dense possède suffisamment de gravité pour s’effondrer et former une étoile. Cependant, en raison de sa gravité in addition faible, il devrait être plus difficile pour un petit nuage de s’effondrer pour former une naine brune, et cela est particulièrement vrai pour les naines brunes ayant la masse des planètes géantes.
« Il est assez facile avec les modèles actuels de créer des planètes géantes dans un disque autour d’une étoile », a déclaré Catarina Alves de Oliveira de l’ESA (Agence spatiale européenne), chercheuse principale du programme d’observation. « Mais dans cet amas, il serait peu possible que cet objet se soit formé dans un disque, se formant plutôt comme une étoile, et trois masses de Jupiter sont 300 fois in addition petites que notre Soleil. Nous devons donc nous demander remark le processus de development d’étoiles fonctionne-t-il à un tel niveau. » de très, très petites masses ? »
Une molécule mystérieuse
En plus de donner des indices sur le processus de formation des étoiles, les minuscules naines brunes peuvent également aider les astronomes à mieux comprendre les exoplanètes. Les naines brunes les moins massives chevauchent les as well as grandes exoplanètes par conséquent, on s’attendrait à ce qu’ils aient des propriétés similaires. Cependant, une naine brune flottant librement est as well as facile à étudier qu’une exoplanète géante puisque cette dernière est cachée dans l’éclat de son étoile hôte.
Deux des naines brunes identifiées dans cette étude montrent la signature spectrale d’un hydrocarbure non identifié, ou d’une molécule contenant à la fois des atomes d’hydrogène et de carbone. La même signature infrarouge a été détectée par la mission Cassini de la NASA dans les atmosphères de Saturne et de sa lune Titan. On l’a également observé dans le milieu interstellaire, ou gaz entre les étoiles.
« C’est la première fois que nous détectons cette molécule dans l’atmosphère d’un objet extérieur à notre système solaire », a expliqué Alves de Oliveira. « Les modèles d’atmosphères des naines brunes ne prédisent pas son existence. Nous observons des objets furthermore jeunes et de masses as well as faibles que jamais auparavant, et nous observons quelque selected de nouveau et d’inattendu. »
Naine brune ou planète voyou ?
Étant donné que les objets se situent bien dans la gamme de masse des planètes géantes, cela soulève la problem de savoir s’il s’agit réellement de naines brunes ou s’il s’agit réellement de planètes voyou qui ont été éjectées des systèmes planétaires. Bien que l’équipe ne puisse pas exclure cette dernière hypothèse, elle affirme qu’il s’agit bien in addition probablement d’une naine brune que d’une planète éjectée.
Une planète géante éjectée est peu probable pour deux raisons. Premièrement, de telles planètes sont généralement rares par rapport aux planètes de masse as well as petite. Deuxièmement, la plupart des étoiles sont des étoiles de faible masse et les planètes géantes sont particulièrement rares parmi ces étoiles. En conséquence, il est peu possible que la plupart des étoiles de l’IC 348 (qui sont des étoiles de faible masse) soient capables de produire des planètes aussi massives. De plus, comme l’amas n’a que 5 millions d’années, les planètes géantes n’ont probablement pas eu le temps de se former puis d’être éjectées de leur système.
La découverte d’autres objets de ce style contribuera à clarifier leur statut. Les théories suggèrent que les planètes voyou sont moreover susceptibles d’être trouvées à la périphérie d’un amas d’étoiles, donc élargir la zone de recherche pourrait les identifier si elles existent dans IC 348.
Les travaux futurs pourraient également inclure des enquêtes moreover longues permettant de détecter des objets moreover faibles et plus petits. La courte enquête menée par l’équipe devait détecter des objets aussi petits que deux fois la masse de Jupiter. Des relevés additionally longs pourraient facilement atteindre une masse de Jupiter.
Ces observations ont été réalisées dans le cadre du programme d’observation en temps garanti 1229. Les résultats ont été publiés dans l’Astronomical Journal.
