Astronomische verrassing: iconische bruine dwerg blijkt tweeling

Na bijna dertig jaar onderzoek hebben astronomen een verbazingwekkende ontdekking gedaan over een van de meest bestudeerde objecten in ons sterrenstelsel. De beroemde bruine dwerg Gliese 229B, die in 1995 geschiedenis schreef als eerste bevestigde bruine dwerg ooit, blijkt in werkelijkheid uit twee objecten te bestaan die in een nauwe dans om elkaar heen draaien.

Deze onthulling lost meteen een raadsel op dat wetenschappers al jaren bezighield. Het object leek namelijk veel te zwak te schijnen voor zijn geschatte massa van ongeveer 70 keer die van Jupiter. Nu blijkt dat we al die tijd naar twee kleinere bruine dwergen keken, elk met een massa van ongeveer 34 en 38 keer die van Jupiter. De twee bruine dwergen, nu bekend als Gliese 229Ba en Gliese 229Bb, maken elke 12 dagen een volledige omloop om elkaar. Hun onderlinge afstand is slechts 16 keer groter dan die tussen de Aarde en de Maan. Het duo bevindt zich in een complexe kosmische dans: terwijl ze om elkaar heen draaien, maken ze samen ook nog eens een grotere baan van 250 jaar rond een rode dwergster. Als we zo’n systeem in ons eigen zonnestelsel zouden hebben, zou het een spectaculair gezicht zijn aan de nachthemel.

Verschillende technieken nodig
De ontdekking, die gepubliceerd werd in het vakblad Nature, werd mogelijk gemaakt door twee verschillende methoden te combineren met de Very Large Telescope (VLT) in Chili. Eerst gebruikten de onderzoekers het GRAVITY-instrument, dat het licht van vier telescopen samenvoegt. Hierdoor konden ze voor het eerst de twee objecten afzonderlijk van elkaar zien. Daarna gebruikte het team het CRIRES+-instrument, een geavanceerde spectrograaf (een apparaat dat licht in verschillende kleuren splitst om de samenstelling en beweging van objecten te meten), om de beweging van moleculen in de atmosfeer van de bruine dwergen te volgen. Dankzij het dopplereffect (een verschijnsel waarbij golven, zoals licht of geluid, anders worden waargenomen afhankelijk van de beweging van het object) konden ze vaststellen dat één van de objecten zich naar de aarde bewoog terwijl het andere zich er juist van verwijderde, en dit patroon herhaalde zich tijdens hun draai om elkaar heen.

Nog veel vraagtekens
Rebecca Oppenheimer, die deel uitmaakte van het team dat de bruine dwerg in 1995 ontdekte, noemt deze nieuwe ontdekking “de meest opwindende en fascinerende ontdekking in substellaire astrofysica in tientallen jaren.” De vondst roept nieuwe vragen op over hoe zulke nauwe paren bruine dwergen ontstaan. Mogelijk vormen ze zich in de stoffige schijven rond pasgeboren sterren, wanneer het materiaal zich opsplitst in twee ‘kernen’ die uiteindelijk evolueren tot bruine dwergen. Als de baan van dergelijke kernen zich vroeg in hun geschiedenis kruist, kan het zo zijn dat ze aan elkaar gebonden worden door hun onderlinge zwaartekracht.

Om echt te weten te komen hoe dergelijke bruine dwergen-paren ontstaan, is echter meer onderzoek nodig. De ontdekking zou wel eens het topje van de ijsberg kunnen zijn, geloven de astronomen. Zij zijn nu van plan om meer van deze kosmische dansparen tev vinden. Dat zal gebeuren met nieuwe instrumenten, zoals de Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC). Dat is een instrument dat wordt gebruikt op de W.M. Keck Observatory, een van de meest geavanceerde astronomische observatoria ter wereld, gelegen op de Mauna Kea-vulkaan in Hawaï. KPIC is ontworpen om exoplaneten te detecteren en te bestuderen. Het werkt door zeer zwakke signalen van planeten die dicht bij heldere sterren staan te versterken, wat normaal gesproken erg moeilijk is vanwege de felle gloed van de ster zelf.

Meer over bruine dwergen
Een bruine dwerg is een object dat qua grootte tussen een planeet en een ster in zit. Het ontstaat op dezelfde manier als sterren, door het samentrekken van gas, maar heeft niet genoeg massa om de kernfusie van waterstof op gang te brengen, het proces dat gewone sterren zoals de zon laat stralen. Omdat bruine dwergen te klein zijn om echt te “branden” zoals sterren, blijven ze relatief koel en zwak, waardoor ze moeilijk te vinden zijn. Ze stralen wel een beetje licht en warmte uit, maar dat is vooral in het infrarode spectrum, wat betekent dat we ze niet met het blote oog kunnen zien.