Astronomía

¿Dónde están las dos inusuales enanas marrones recientemente confirmadas?

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El informe de News de dos enanas marrones de tipo T inusuales confirmó, pero no dicen en qué lugar del espacio o en el cielo nocturno se encontraron o qué tan lejos están de la Tierra / Sol. Las enanas marrones son WISE 0414 y WISE 1810. ¿Alguien sabe dónde se encuentran?


El artículo de investigación relevante es Schneider et al. (2020) "WISEA J041451.67-585456.7 y WISEA J181006.18-101000.5: ¿Las primeras subenanas tipo T extremas?".

Esto da las designaciones completas, de las cuales WISE 0414 y WISE 1810 son formas abreviadas. Las designaciones contienen las coordenadas J2000 (J041451.67-585456.7 se refiere a ascensión recta 04h14metro51.67s, declinación -58 ° 54'56.7 "). Resulta que WISE 0414 está en Retículo y WISE 1810 está en Serpens (Cauda).

Las distancias son muy inciertas, desde el papel:

Si procedemos con relaciones de magnitud absoluta-tipo espectral para las enanas marrones de campo (Dupuy y Liu 2012) y designamos el tipo espectral de WISEA 1810-1010 como T0, se encuentran distancias tremendamente discrepantes para diferentes bandas de paso. Encontramos una distancia de ∼14 pc usando la magnitud W2 de WISEA 1810-1010, pero una distancia de ∼67 pc usando la magnitud de la banda K. Combinado con nuestro movimiento propio medido (Tabla 1), estas estimaciones de distancia conducen a un $ V_ mathrm {tan} $ rango de 77-360 km s−1. Para WISEA 0414−5854, se encuentra un rango de distancia igualmente grande (52-94 pc), correspondiente a un $ V_ mathrm {tan} $ rango de 170-307 km s−1. Las mediciones de paralaje para estos objetos serán necesarias para determinar la precisión $ V_ mathrm {tan} $ valores. Sin embargo, está claro que ambas fuentes son objetos de alta velocidad consistentes con la pertenencia al disco grueso galáctico pobre en metales o halo.

(énfasis mío)


Ciudadanos científicos y astrónomos encuentran dos extrañas y antiguas enanas marrones

Los ciudadanos científicos formaron parte del proyecto Backyard Worlds: Planet 9.

Los científicos ciudadanos ayudaron recientemente a dirigir a los astrónomos a un par de objetos que se encuentran a horcajadas en la línea entre planetas y estrellas.

Estos objetos subestelares recién descubiertos son enanas marrones, que comparten muchos elementos en común con las estrellas. Sin embargo, estos cuerpos gaseosos no tienen suficiente masa para iniciar la fusión nuclear en su núcleo, por lo que se parecen más a los planetas que a las estrellas.

Las enanas marrones recién descubiertas tienen composiciones muy inusuales. Son las enanas marrones más parecidas a planetas que se pueden observar en las poblaciones de estrellas más antiguas de la Vía Láctea, dijeron funcionarios de la NASA en un informe. declaración. También podrían ayudar a los investigadores a aprender más sobre los planetas fuera del sistema solar.

Los científicos ciudadanos que detectaron ambos objetos formaron parte del programa en curso financiado por la NASA. Mundos del patio trasero: Planeta 9 proyecto. Estaban mirando a través de datos de naves espaciales de las misiones WISE y NEOWISE de la NASA, ambas misiones son capítulos en la vida de una sola nave espacial llamada Explorador de levantamientos infrarrojos de campo amplio.

Y los objetos que la colaboración encontró recientemente, ahora llamados WISE 1810 y WISE 0414, son extraños.

Cuando los científicos las estudiaron, se sorprendieron al ver que estas dos enanas marrones tienen muy poco hierro en comparación con lo que se suele observar en las enanas marrones. Esta es una señal reveladora de que son muy viejos. Se estima que el par tiene unos 10 mil millones de años y una masa de unas 75 veces la masa de Júpiter, Dijo la NASA.

Si estas enanas marrones se formaron con bajos niveles de metal, también podrían exoplanetas. Esta podría ser una razón para buscar exoplanetas viejos pobres en metales o mundos extraterrestres que orbitan estrellas antiguas pobres en metales. La investigación adicional sobre esta población de enanas marrones podría responder preguntas sobre cuán dependiente es el proceso de formación del planeta de la presencia de metales.

Un estudio aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y subido al servidor de preimpresión arXiv.org detalla estos hallazgos. Su autor principal es Adam Schneider de la Universidad Estatal de Arizona y la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio rsquos en Tempe. Schneider vio por primera vez WISE 1810 en 2016.

Los representantes de la NASA dijeron que Backyard Worlds: Planet 9 ha contribuido a más de 1,600 descubrimientos de enanas marrones.

Siga a Doris Elin Urrutia en Twitter @salazar_elin. Síganos en Twitter @Spacedotcom y en Facebook.


Los astrónomos utilizan "visión láser" para encontrar (extraños) nuevos gemelos enanos marrones

Los astrónomos informan hoy sobre los descubrimientos de varios sistemas binarios de enanas marrones ultrafríos encontrados utilizando el nuevo sistema de óptica adaptativa de estrellas guía láser de Keck, incluido un extraño tipo de binario nunca antes visto. Los resultados están siendo anunciados por un equipo de astrónomos estadounidenses dirigido por el Dr. Michael C. Liu del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai. El equipo presenta sus hallazgos en la 207a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Washington, D.C.

Los resultados arrojan luz sobre el desconcertante mecanismo de formación y las atmósferas de las enanas marrones, y no hubieran sido posibles sin las imágenes ultranítidas producidas por el sistema de estrellas guía láser en el telescopio Keck. Entre los descubrimientos, el equipo ha determinado que una enana marrón que antes se consideraba un solo objeto es en realidad un par de enanas marrones muy poco espaciadas con propiedades muy inusuales.

"La nueva 'visión láser' de Keck es un gran paso adelante en nuestra búsqueda para comprender los orígenes y atmósferas de estos intrigantes objetos, que son en parte como estrellas y en parte como planetas", dijo el Dr. Liu.

Descubiertas hace solo una década, las enanas marrones representan una clase de objetos ultrafríos de baja masa, que ocupan el espacio que alguna vez fue teórico entre las estrellas ordinarias y los planetas gigantes. Ahora se conocen cientos de enanas marrones, pero sus orígenes y propiedades físicas siguen siendo misterios que los astrónomos aún no han entendido por completo. Parte del desafío radica en el hecho de que las enanas marrones cercanas tienen una mezcla muy variada y desconocida de edades, masas y composiciones.

Para sortear este problema, el Dr. Liu y sus colaboradores han estado realizando un estudio de binarias de enanas marrones cercanas, es decir, pares de enanas marrones que orbitan entre sí. Dado que los binarios nacen al mismo tiempo y están hechos de la misma composición, comparar los dos componentes elimina mucha ambigüedad en la interpretación.

"Los biólogos estudian a los gemelos humanos para comprender si pueden surgir diferencias entre las personas, incluso si tienen la misma edad y composición genética". De manera similar, estamos encontrando y estudiando gemelos enanos marrones para comprender qué causa las diferencias entre estos objetos y, por lo tanto, aprender sobre sus propiedades físicas ", dijo el Dr. Liu.

En el curso de su estudio, el equipo encontró un tipo muy inusual de binaria enana marrón, cuyos dos componentes tienen atmósferas muy diferentes. El objeto se llama SDSS J1534 + 1615 y fue identificado por primera vez como candidato a enana marrón en 2004 por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y confirmado a través de observaciones infrarrojas terrestres de seguimiento en el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT) y el Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA (IRTF), ambos en Mauna Kea.

Inicialmente se pensó que era un solo objeto, el equipo del Dr. Liu descubrió que SDSS J1534 + 1615 es de hecho un binario muy poco espaciado, con una separación angular de solo 0.11 segundos de arco o aproximadamente 1 / 20,000 del diámetro de la luna llena. La

La separación física es de aproximadamente cuatro Unidades Astronómicas, o cuatro veces la distancia entre la Tierra y el Sol. SDSS J1534 + 1615 está a unos 110 años luz de la Tierra, ubicado en la constelación de Serpens (la Serpiente).

Lo que es bastante sorprendente acerca de SDSS J1534 + 1615 y lo hace único en comparación con el

40 binarios de la enana marrón previamente conocidos, es que los dos componentes "gemelos" tienen apariencias muy diferentes, a pesar de sus edades y composiciones idénticas. Todas las binarias enanas marrones conocidas anteriormente tienen colores atmosféricos similares, y un componente siempre es más brillante que el otro, independientemente del filtro de color que se utilice para la obtención de imágenes. Pero en el caso de SDSS J1534 + 1615, los dos componentes tienen colores atmosféricos muy diferentes en la luz infrarroja: uno es mucho más rojo que el otro. Y aún más inusual, el componente más brillante depende del filtro de observación.

--Nunca hemos visto un par de enanas marrones como este. Nos contarán bastante sobre lo que está sucediendo en las atmósferas de estos objetos planetarios ", dijo la Dra. Sandy K. Leggett del Telescopio Infrarrojo del Reino Unido y coautora del estudio.

Las atmósferas muy diferentes de los dos componentes probablemente surgen de diferencias en su contenido de nubes. Al igual que los planetas de nuestro propio sistema solar, se cree que muchas enanas marrones poseen nubes en sus atmósferas. Sin embargo, las nubes enanas marrones están compuestas de partículas de hierro, a diferencia de las nubes de agua en la Tierra. Estas nubes de hierro provocan la apariencia muy roja de un componente de SDSS J1534 + 1615. Es probable que el otro componente tenga menos nubes o más fragmentadas, lo que da lugar a una apariencia muy diferente.

`` Las atmósferas muy diferentes de estas enanas marrones por lo demás muy similares son bastante inusuales. Es como si su casa estuviera completamente nublada, pero su vecino ve un cielo soleado en lo alto '', comentó el coautor, el Dr. David A. Golimowski, de la Universidad Johns Hopkins.

Los descubrimientos son el resultado de un estudio en curso de las enanas marrones cercanas que está llevando a cabo el Dr. Liu y sus colaboradores en el Telescopio Keck II de 10 metros (400 pulgadas) en Mauna Kea, Hawai. Keck II es el primer telescopio grande (8-10 metros) equipado con un sistema de óptica adaptativa (AO) de estrella guía láser.

La óptica adaptativa corrige las imágenes astronómicas por el desenfoque causado por la atmósfera turbulenta de la Tierra. Si bien los astrónomos han estado utilizando esta tecnología durante casi dos décadas, las enanas marrones siempre han sido demasiado débiles para los sistemas tradicionales de AO, que solo funcionan con estrellas brillantes. El sistema láser de Keck crea una "estrella artificial de cuota" en el cielo, que luego puede apuntar a las enanas marrones para producir imágenes infrarrojas nítidas sin precedentes.

Las imágenes resultantes son las más nítidas jamás obtenidas de cualquier binaria enana marrón en luz infrarroja, con una resolución angular tan buena como 1/20 de un segundo de arco, aproximadamente 1 / 400.000 del diámetro de la luna llena. Si la visión de una persona fuera tan nítida como el sistema de óptica adaptativa de Keck, sería capaz de leer una revista que se encontraba a unas dos millas y media de distancia.

“Esta nueva capacidad nos proporciona imágenes infrarrojas de tres a cuatro veces más nítidas que las producidas por el Telescopio Espacial Hubble. Esto es esencial para separar estas binarias enanas marrones muy poco espaciadas y para estudiar sus atmósferas. Sin él, estos objetos aparecerían falsamente como un solo objeto '', agregó el Dr. Liu.

Las enanas marrones son objetos muy débiles y ultrafríos con masas inferiores al siete por ciento de la masa del Sol (o aproximadamente 70 veces la masa de Júpiter). Se les conoce comúnmente como "estrellas fallidas", ya que carecen de masa suficiente para generar su propia energía a través de la fusión nuclear como lo hacen las estrellas. Como resultado, tienen temperaturas superficiales muy bajas, menos de un cuarto de la temperatura superficial del Sol, y son muy tenues. En muchos aspectos, las enanas marrones están mucho más cerca de los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, dado que tanto los planetas como las enanas marrones tienen masas y temperaturas mucho más bajas que las estrellas ''.

De hecho, sospechamos que algunas otras enanas marrones cercanas que se cree que son objetos individuales pueden de hecho ser binarios no detectados hasta ahora. Y algunos de ellos pueden pertenecer a esta extraña nueva clase de binarios establecidos por SDSS J1534 + 1615. Estamos ansiosos por ver más enanas marrones cercanas con la visión ultra nítida de Keck en los próximos meses ", exclamó el Dr. Liu.

Los coautores de los resultados presentados hoy son Sandy Leggett del Telescopio Infrarrojo del Reino Unido David Golimowski y Kuenley Chiu de la Universidad Johns Hopkins Xiaohui Fan de la Universidad de Arizona Tom Geballe del Observatorio Gemini Donald Schneider de la Universidad Estatal de Pensilvania y Jon Brinkmann de Apache Observatorio Point.

Los resultados se describen en un próximo artículo en El diario astrofísico. Esta investigación ha sido apoyada por la National Science Foundation y la Alfred P. Sloan Foundation.

El Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái realiza investigaciones sobre galaxias, cosmología, estrellas, planetas y el sol. Su cuerpo docente y personal también está involucrado en la educación astronómica, misiones en el espacio profundo y en el desarrollo y administración de los observatorios en Haleakala y Mauna Kea.

Establecida en 1907 y totalmente acreditada por la Asociación Occidental de Escuelas y Colegios, la Universidad de Hawái es el único sistema público de educación superior del estado. El Sistema de UH ofrece una variedad de títulos de pregrado, posgrado y profesionales y programas comunitarios en 10 campus y a través de centros educativos, de capacitación e investigación en todo el estado. UH inscribe a más de 50,000 estudiantes de Hawai, los EE. UU. Continental y de todo el mundo.

La financiación para el SDSS ha sido proporcionada por la Fundación Alfred P. Sloan, las instituciones participantes, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, la Monbukagakusho japonesa, la Sociedad Max Planck y la Educación Superior. Consejo de financiación de Inglaterra. El sitio web de SDSS es http://www.sdss.org/. El SDSS es administrado por el Consorcio de Investigación Astrofísica para las Instituciones Participantes. Las instituciones participantes son el Museo Americano de Historia Natural, el Instituto Astrofísico de Potsdam, la Universidad de Basilea, la Universidad de Cambridge, la Universidad Case Western Reserve, la Universidad de Chicago, la Universidad de Drexel, Fermilab, el Instituto de Estudios Avanzados, el Grupo de Participación de Japón, la Universidad Johns Hopkins. , el Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear, el Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas, el Grupo de Científicos Coreanos, la Academia de Ciencias de China (LAMOST), el Laboratorio Nacional de Los Alamos, el Instituto Max-Planck de Astronomía (MPA), el Max -Instituto Planck de Astrofísica (MPIA), Universidad Estatal de Nuevo México, Universidad Estatal de Ohio, Universidad de Pittsburgh, Universidad de Portsmouth, Universidad de Princeton, Observatorio Naval de los Estados Unidos y Universidad de Washington.

UKIRT es operado por el Centro Conjunto de Astronomía en nombre del Consejo de Investigación en Física de Partículas y Astronomía del Reino Unido.

El IRTF es operado por la Universidad de Hawaii bajo el Acuerdo de Cooperación no. NCC 5-538 con la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, Oficina de Ciencias Espaciales, Programa de Astronomía Planetaria.

IMAGENES

Imagen 1: Cuadro de búsqueda de color de SDSS J1534 + 1615 basado en imágenes ópticas obtenidas a 0.5, 0.8 y 0.9 micrones. Las imágenes son 80 segundos de arco por lado. (Crédito: Xiaohui Fan y la colaboración Sloan Digital Sky Survey)

Imagen 2: Imagen de alta resolución de SDSS J1534 + 1615 obtenida con el sistema de óptica adaptativa de estrella guía láser Keck en luz infrarroja a longitudes de onda de 1.2, 1.6 y 2.2 micrones. La imagen tiene 0,75 segundos de arco por lado y el binario está separado por 0,11 segundos de arco. (Crédito: Michael Liu, Universidad de Hawái)


Haciendo un descubrimiento raro

Este equipo internacional de investigadores estaba trabajando en un proyecto llamado SPECULOOS (Búsqueda de planetas habitables EClipsing ULtra-COOl Stars), que busca planetas que orbitan estrellas diminutas (y enanas marrones). El proyecto identifica planetas al verlos en tránsito o pasar frente a su estrella, lo que provoca una caída temporal en el brillo.

Con este proyecto, los investigadores pusieron sus miras en la enana marrón 2MASSW J1510478-281817, más conocida como 2M1510. Sin embargo, la enana marrón, ubicada en la constelación de Libra, se veía un poco diferente. Esto llevó al equipo a especular que en realidad podrían ser dos enanas marrones orbitando entre sí.

"Entre las primeras observaciones de prueba que realizamos, convertimos uno de nuestros telescopios en una enana marrón conocida. Pero, de repente, el objeto pareció atenuarse durante unos 90 minutos, lo que indicaba que acababa de producirse un eclipse", Micha & Eumll Gillon, investigador principal de la Proyecto SPECULOOS, dijo en el comunicado.

"Rápidamente nos dimos cuenta de que probablemente estábamos viendo dos enanas marrones eclipsantes, una pasando frente a la otra, una configuración que es mucho más rara que los sistemas planetarios", Artem Burdanov, coautor de este estudio e investigador postdoctoral en el MIT. , agregó en el comunicado.

El equipo confirmó su sospecha de que la enana marrón era en realidad dos de las observaciones con el poderoso telescopio Keck II de 10 metros y el Very Large Telescope de 8 metros en Chile, donde se encuentran los telescopios SPECULOOS.

Este es solo el segundo sistema de este tipo que se identifica, lo que lo hace extremadamente raro. Son especialmente difíciles de detectar porque el sistema debe alinearse "exactamente así" en el momento adecuado para que pueda ser observado e identificado.

Lo que también hizo de este un hallazgo raro fue que había un tercer componente orbitando más lejos de las dos enanas marrones, lo que lo convierte en un sistema triple de enanas marrones. Otra característica única de este sistema es que 2M1510 se encuentra entre un grupo muy pequeño de enanas marrones cuya edad los científicos pueden determinar.

"Recoger una combinación de masa, radio y edad es realmente raro para una estrella, y mucho menos para una enana marrón", dijo en el comunicado Amaury Triaud, autor principal de este estudio y becario de Birmingham en la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. "Por lo general, falta una o más de estas medidas".

Al completar estas piezas faltantes, "pudimos verificar modelos teóricos de cómo se enfrían las enanas marrones, modelos que tienen más de 30 años. Encontramos modelos que coinciden notablemente bien con las observaciones, un testimonio del ingenio humano", agregó Triaud.

Este trabajo fue publicado ayer (9 de marzo) en la revista Nature Astronomy.

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Los astrónomos que recorren el cosmos en busca de nuevos planetas han hecho un descubrimiento casual, identificando el raro eclipse de dos enanas marrones.

Un raro eclipse de enana marrón doble visto en un descubrimiento sorpresa: Leer más

"Lo que también hizo que esto fuera un hallazgo raro fue que había un tercer componente orbitando más lejos de las dos enanas marrones, lo que lo convierte en un sistema triple de enanas marrones. Otra característica única de este sistema es que 2M1510 se encuentra entre un grupo muy pequeño de enanas marrones enanos cuya edad los científicos pueden determinar.

"Recoger una combinación de masa, radio y edad es realmente raro para una estrella, y mucho menos para una enana marrón", dijo en el comunicado Amaury Triaud, autor principal de este estudio y becario de Birmingham en la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. "Por lo general, falta una o más de estas medidas".

Al completar estas piezas faltantes, "pudimos verificar modelos teóricos de cómo se enfrían las enanas marrones, modelos que tienen más de 30 años. Encontramos modelos que coinciden notablemente bien con las observaciones, un testimonio del ingenio humano", agregó Triaud. "

Leí el enlace de trabajo publicado proporcionado, todo un informe. Las dos enanas marrones se consideran alrededor de 40 Mjup y 39,3 Mjup con radios suma 3,15 Rjup, así que dividí entre 2 y llegué a 1,575 Rjup (radio) para cada una :) Esto sugiere que las enanas marrones tienen una densidad media cercana a 12,7 g cm ^ 3. Estadísticas interesantes sobre geek en el artículo publicado. Nada como estos pequeños cachorros en nuestro sistema solar :)

"Lo que también hizo que esto fuera un hallazgo raro fue que había un tercer componente orbitando más lejos de las dos enanas marrones, lo que lo convierte en un sistema triple de enanas marrones. Otra característica única de este sistema es que 2M1510 se encuentra entre un grupo muy pequeño de enanas marrones enanos cuya edad los científicos pueden determinar.

"Recoger una combinación de masa, radio y edad es realmente raro para una estrella, y mucho menos para una enana marrón", dijo en el comunicado Amaury Triaud, autor principal de este estudio y becario de Birmingham en la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. "Por lo general, falta una o más de estas medidas".

Al completar estas piezas faltantes, "pudimos verificar modelos teóricos de cómo se enfrían las enanas marrones, modelos que tienen más de 30 años. Encontramos modelos que coinciden notablemente bien con las observaciones, un testimonio del ingenio humano", agregó Triaud. "

Leí el enlace de trabajo publicado proporcionado, todo un informe. Las dos enanas marrones se consideran alrededor de 40 Mjup y 39,3 Mjup con radios suma 3,15 Rjup, así que dividí entre 2 y llegué a 1,575 Rjup (radio) para cada una :) Esto sugiere que las enanas marrones tienen una densidad media cercana a 12,7 g cm ^ 3. Estadísticas interesantes sobre geek en el artículo publicado. Nada como estos pequeños cachorros en nuestro sistema solar :)


Tres extrañas enanas marrones descubiertas por científicos ciudadanos

Con la ayuda de científicos ciudadanos, los astrónomos han descubierto tres inusuales enanas marrones, bolas de gas que a veces se denominan "estrellas fallidas". Las enanas marrones, descritas en dos artículos científicos publicados recientemente, fueron descubiertas por los participantes en el proyecto Backyard Worlds: Planet 9, financiado por la NASA, que cofundó el Museo.

El primer descubrimiento, detallado en El diario astrofísico, es de una enana marrón extremadamente rara llamada W0830 para abreviar. W0830 es un competidor por uno de los objetos en forma de estrella más fríos jamás encontrados.

“Al principio no creíamos que fuera real. El objeto no era convincente en absoluto con los datos que teníamos ”, dijo Dan Caselden, uno de los participantes que descubrió este objeto frío mientras examinaba cientos de imágenes del satélite Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA y su misión actual. , llamado NEOWISE, como voluntario de Backyard Worlds.

Si un objeto está lo suficientemente cerca de la Tierra, parecerá que “salta” cuando se comparan varias imágenes tomadas del mismo lugar en el cielo con algunos años de diferencia. Hasta ahora, muchos de los objetos encontrados por los voluntarios de Backyard Worlds han sido enanas marrones, que no queman hidrógeno como lo hacen las estrellas, y se parecen mucho más a planetas gigantes como Júpiter.

Además de Caselden, otros seis participantes de Backyard Worlds (Guillaume Colin, Sam Goodman, Austin Rothermich, Nikolaj Stevnbak, Melina Thevenot y Jim Walla) contribuyeron a este trabajo y descubrieron cuatro enanas marrones adicionales, ligeramente más cálidas, que se incluyen en el estudio.

Los astrónomos confirmaron los descubrimientos de los voluntarios con observaciones del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble, encontrando que W0830 tiene una temperatura no mucho más cálida que un día de verano: en algún lugar entre 80 y 170 grados Fahrenheit.

"Eso la convierte en una de las enanas marrones más geniales jamás encontradas", dijo Daniella Bardalez Gagliuffi, autora principal del estudio y becaria postdoctoral en el Departamento de Astrofísica del Museo. “Pero hay más que eso. Hasta hace poco, la enana marrón más fría de la historia ha estado en una clase por sí sola —mucho, mucho más roja en color que todas las otras enanas marrones conocidas— y nadie ha entendido por qué. Esta nueva enana marrón 'eslabón perdido' ayuda a llenar este vacío, proporcionando un camino para futuras observaciones que nos ayuden a conectar los puntos y comprender cómo se relacionan estos objetos raros y débiles ".

El segundo conjunto de descubrimientos, que también se publicará en El diario astrofísico, son las enanas marrones más parecidas a un planeta hasta ahora vistas entre la población de estrellas más antigua de la Vía Láctea. Con un peso de unas 75 veces la masa de Júpiter y una edad aproximada de 10 mil millones de años, estas dos enanas marrones tienen composiciones muy inusuales: tienen muy poco hierro, lo que significa que, como las estrellas antiguas, no han incorporado el hierro de los nacimientos y muertes de estrellas en sus entornos. Una de estas enanas marrones parece tener solo alrededor del 3 por ciento de la cantidad de hierro que nuestro Sol.

Los astrónomos esperan usar estas enanas marrones para aprender más sobre los exoplanetas, que son planetas fuera de nuestro sistema solar. Los mismos procesos físicos pueden formar tanto planetas como enanas marrones.

"Una pregunta central en el estudio de las enanas marrones y los exoplanetas es, ¿cuánto depende la formación de planetas de la presencia de metales como el hierro y otros elementos formados por múltiples generaciones anteriores de estrellas?" dijo el astrofísico Marc Kuchner, investigador principal de Backyard Worlds: Planet 9 y oficial de ciencia ciudadana de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. "El hecho de que estas enanas marrones parezcan haberse formado con una abundancia de metales tan baja sugiere que tal vez deberíamos buscar con más ahínco los exoplanetas antiguos pobres en metales o los exoplanetas que orbitan estrellas antiguas pobres en metales".

El autor principal del estudio, Adam Schneider de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, notó por primera vez una de las inusuales enanas marrones, llamada WISE 1810, en 2016, pero estaba en un área abarrotada del cielo y era difícil de detectar. confirmar.

Con la ayuda de una herramienta llamada WiseView, creada por Caselden, Schneider confirmó que el objeto que había visto años antes se movía rápidamente, lo que es una buena indicación de que un objeto es un cuerpo celeste cercano, como un planeta o una enana marrón.

La segunda enana marrón inusual, WISE 0414, fue descubierta por un grupo de científicos ciudadanos, incluidos los voluntarios de Backyard Worlds Paul Beaulieu, Sam Goodman, William Pendrill, Austin Rothermich y Arttu Sainio.

"Pocas personas se dan cuenta de cuánto hay que descubrir sobre el universo simplemente mirando a través de imágenes", dijo Jackie Faherty, científica principal del Departamento de Astrofísica del Museo, cofundadora del proyecto Backyard Worlds y autora de ambos estudios. “Me asombra regularmente un objeto que un ciudadano descubre pero que los científicos pasan por alto. Estos descubrimientos son un testimonio de la capacidad de cualquier persona del planeta para participar en un proyecto científico ".


Dos extrañas enanas marrones encontradas con la ayuda de científicos ciudadanos

Ésta es una ilustración de una enana marrón. A pesar de su nombre, las enanas marrones parecerían magenta o rojo anaranjado para el ojo humano si se las ve de cerca. Créditos: William Pendrill

Con la ayuda de científicos ciudadanos, los astrónomos han descubierto dos enanas marrones muy inusuales, bolas de gas que no son lo suficientemente masivas para alimentarse como lo hacen las estrellas.

Los participantes en el proyecto Backyard Worlds: Planet 9, financiado por la NASA, ayudaron a llevar a los científicos a estos extraños objetos, utilizando datos del satélite Explorador de infrarrojos de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra (NEOWISE) de la NASA junto con observaciones de todo el cielo recopiladas entre 2009 y 2011 en su apodo anterior, WISE. Backyard Worlds: Planet 9 es un ejemplo de "ciencia ciudadana", una colaboración entre científicos profesionales y miembros del público.

Los científicos llaman a los objetos recién descubiertos "las primeras subenanas extremas de tipo T". Pesan alrededor de 75 veces la masa de Júpiter y tienen aproximadamente 10 mil millones de años. Estos dos objetos son las enanas marrones más parecidas a planetas que se hayan visto hasta ahora entre la población de estrellas más antigua de la Vía Láctea.

Los astrónomos esperan usar estas enanas marrones para aprender más sobre los exoplanetas, que son planetas fuera de nuestro sistema solar. Los mismos procesos físicos pueden formar tanto planetas como enanas marrones.

"Estas sorprendentes y extrañas enanas marrones se parecen a exoplanetas antiguos lo suficiente como para ayudarnos a comprender la física de los exoplanetas", dijo el astrofísico Marc Kuchner, investigador principal de Backyard Worlds: Planet 9 y Oficial de Ciencia Ciudadana de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA. Kuchner también es astrofísico en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Estas dos enanas marrones especiales tienen composiciones muy inusuales. Cuando se ven en longitudes de onda particulares de luz infrarroja, se parecen a otras enanas marrones, pero en otros no se parecen a ninguna otra estrella o planeta que se haya observado hasta ahora.

Los científicos se sorprendieron al ver que tienen muy poco hierro, lo que significa que, al igual que las estrellas antiguas, no han incorporado el hierro de los nacimientos y muertes de estrellas en su entorno. Una enana marrón típica tendría hasta 30 veces más hierro y otros metales que estos objetos recién descubiertos. Una de estas enanas marrones parece tener solo alrededor del 3% de la cantidad de hierro que nuestro Sol. Los científicos esperan que los exoplanetas muy antiguos también tengan un bajo contenido de metales.

"Una cuestión central en el estudio de las enanas marrones y los exoplanetas es cuánto depende la formación de planetas de la presencia de metales como el hierro y otros elementos formados por múltiples generaciones anteriores de estrellas", dijo Kuchner. "El hecho de que estas enanas marrones parezcan haberse formado con una abundancia de metales tan baja sugiere que tal vez deberíamos buscar con más ahínco exoplanetas antiguos pobres en metales o exoplanetas que orbitan estrellas antiguas pobres en metales".

Un estudio en The Diario astrofísico detalla estos descubrimientos y las posibles implicaciones. Seis científicos ciudadanos figuran como coautores del estudio.

Imágenes WISE de la enana marrón recién descubierta WISE 1810 como se ve con la herramienta WiseView. Dos indicadores revelan que el objeto es una enana marrón. El primero es el tono naranja del objeto en estas imágenes de falso color. El segundo es su posición cambiada, que muestra que se movió entre 2010 (izquierda) y 2016 (derecha). Crédito: Schneider et al. 2020

Cómo los voluntarios encontraron estas enanas marrones extremas

El autor principal del estudio, Adam Schneider de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, notó por primera vez una de las inusuales enanas marrones, llamada WISE 1810, en 2016, pero estaba en un área abarrotada del cielo y era difícil de detectar. confirmar.

Con la ayuda de una herramienta llamada WiseView, creada por el científico ciudadano de Backyard Worlds: Planet 9, Dan Caselden, Schneider confirmó que el objeto que había visto años antes se movía rápidamente, lo que es una buena indicación de que un objeto es un cuerpo celeste cercano como un planeta o enana marrón.

"WiseView se desplaza a través de los datos como una película corta", dijo Schneider, "para que pueda ver más fácilmente si algo se está moviendo o no".

La segunda enana marrón inusual, WISE 0414, fue descubierta por un grupo de científicos ciudadanos, incluidos los participantes de Backyard Worlds Paul Beaulieu, Sam Goodman, William Pendrill, Austin Rothermich y Arttu Sainio.

Los científicos ciudadanos que encontraron WISE 0414 examinaron cientos de imágenes tomadas por WISE en busca de objetos en movimiento, que se detectan mejor con el ojo humano.

"El descubrimiento de estas dos enanas marrones muestra que los entusiastas de la ciencia pueden contribuir al proceso científico", dijo Schneider. "A través de Backyard Worlds, miles de personas pueden trabajar juntas para encontrar objetos inusuales en el vecindario solar".

Los astrónomos hicieron un seguimiento para determinar sus propiedades físicas y confirmar que de hecho son enanas marrones. El descubrimiento de estas dos inusuales enanas marrones sugiere que los astrónomos podrían encontrar más de estos objetos en el futuro.

Acerca de Backyard Worlds: Planet 9

El proyecto Backyard Worlds: Planet 9 en curso permite que cualquiera se una a la búsqueda para encontrar más objetos misteriosos en los datos de la nave espacial. Citizen scientists using this project have discovered a wealth of astronomical treasures, including more than 1,600 brown dwarfs and the oldest, coldest white dwarf surrounded by a disk of debris.


First weather map of brown dwarf: Surface of nearest brown dwarf charted

ESO's Very Large Telescope has been used to create the first ever map of the weather on the surface of the nearest brown dwarf to Earth. An international team has made a chart of the dark and light features on WISE J104915.57-531906.1B, which is informally known as Luhman 16B and is one of two recently discovered brown dwarfs forming a pair only six light-years from the Sun.

The new results are being published in the 30 January 2014 issue of the journal Naturaleza.

Brown dwarfs fill the gap between giant gas planets, such as Jupiter and Saturn, and faint cool stars. They do not contain enough mass to initiate nuclear fusion in their cores and can only glow feebly at infrared wavelengths of light. The first confirmed brown dwarf was only found twenty years ago and only a few hundred of these elusive objects are known.

The closest brown dwarfs to the Solar System form a pair called Luhman 16AB [1] that lies just six light-years from Earth in the southern constellation of Vela (The Sail). This pair is the third closest system to the Earth, after Alpha Centauri and Barnard's Star, but it was only discovered in early 2013. The fainter component, Luhman 16B, had already been found to be changing slightly in brightness every few hours as it rotated -- a clue that it might have marked surface features.

Now astronomers have used the power of ESO's Very Large Telescope (VLT) not just to image these brown dwarfs, but to map out dark and light features on the surface of Luhman 16B.

Ian Crossfield (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), the lead author of the new paper, sums up the results: "Previous observations suggested that brown dwarfs might have mottled surfaces, but now we can actually map them. Soon, we will be able to watch cloud patterns form, evolve, and dissipate on this brown dwarf -- eventually, exometeorologists may be able to predict whether a visitor to Luhman 16B could expect clear or cloudy skies."

To map the surface the astronomers used a clever technique. They observed the brown dwarfs using the CRIRES instrument on the VLT. This allowed them not just to see the changing brightness as Luhman 16B rotated, but also to see whether dark and light features were moving away from, or towards the observer. By combining all this information they could recreate a map of the dark and light patches of the surface.

The atmospheres of brown dwarfs are very similar to those of hot gas giant exoplanets, so by studying comparatively easy-to-observe brown dwarfs [2] astronomers can also learn more about the atmospheres of young, giant planets -- many of which will be found in the near future with the new SPHERE instrument that will be installed on the VLT in 2014.

Crossfield ends on a personal note: "Our brown dwarf map helps bring us one step closer to the goal of understanding weather patterns in other solar systems. From an early age I was brought up to appreciate the beauty and utility of maps. It's exciting that we're starting to map objects out beyond the Solar System!"

[1] This pair was discovered by the American astronomer Kevin Luhman on images from the WISE infrared survey satellite. It is formally known as WISE J104915.57-531906.1, but a shorter form was suggested as being much more convenient. As Luhman had already discovered fifteen double stars the name Luhman 16 was adopted. Following the usual conventions for naming double stars, Luhman 16A is the brighter of the two components, the secondary is named Luhman 16B and the pair is referred to as Luhman 16AB.

[2] Hot Jupiter exoplanets lie very close to their parent stars, which are much brighter. This makes it almost impossible to observe the faint glow from the planet, which is swamped by starlight. But in the case of brown dwarfs there is nothing to overwhelm the dim glow from the object itself, so it is much easier to make sensitive measurements.


Brown Dwarf is Actually a Binary System

Astronomers were searching for planets around nearby star Epsilon Indi when they discovered something unusual. A previously-known brown dwarf star orbiting Epsilon Indi has a companion of its own. This new companion, known as Epsilon Indi Bb, orbits the larger brown dwarf (Epsilon Indi Ba) at a distance of only 2.2 astronomical units. Both objects are part of a new class of stars called T-dwarfs they have diameters similar to Jupiter but have significantly more mass.

While searching for planet-sized bodies that might accompany the nearby star system Epsilon Indi, astronomers using the Gemini South telescope in Chile made a related but unexpected detection.

Widely observed by telescopes on the ground and in space, Epsilon Indi was known to host an orbiting companion, called Epsilon Indi B, which was discovered last year and is the nearest known specimen of a brown dwarf. Brown dwarfs are very small, cool stars thirty to forty times more massive than Jupiter but of similar size. Despite all the observing, it took the combination of Gemini’s powerful infrared capabilities and the extremely sensitive spectrograph/imager called PHOENIX (without adaptive optics) to reveal the more elusive body.

“Epsilon Indi Ba is the closest confirmed brown dwarf to our solar system,” says Dr. Gordon Walker (University of British Columbia, Vancouver, Canada), who led the research team that includes Dr. Suzie Ramsay Howat (UK Astronomy Technology Centre, Edinburgh, UK). Dr. Walker explains, “With the detection of Epsilon Indi Bb, we now know that Epsilon Indi Ba has a close companion that appears to be another, even cooler brown dwarf. One certainty is that the Epsilon Indi system is even more interesting than we previously thought.”

The team of scientists who detected Epsilon Indi Bb using the Gemini South Telescope on Cerro Pach?n, Chile, were the first to report this finding, which was published in the IAU Circular Volume 8818. Subsequently, the VLT (Very Large Telescope) announced that scientists had actually observed the object five days earlier (using adaptive optics), and their finding is reported at http://xxx.lanl.gov/abs/astro-ph?0309256.

“When the target was acquired and we saw that there were clearly two objects close together, we initially thought it must be the wrong object. Epsilon Indi Ba, formerly called Epsilon Indi B, had been observed before and in those observations, no one noticed the companion object. It was a tremendous surprise for us,” says Dr. Kevin Volk (Gemini Observatory, La Serena, Chile) who was actually making the observation at the Gemini South telescope along with Dr. Robert Blum (CTIO, La Serena, Chile).

The serendipitous nature of the detection took the science team–whose members are from Canada, the U.K., the U.S. and Chile–by surprise. Dr. Blum elaborates, “We then found that the companion, named Epsilon Indi Bb, is invisible in the methane band where previous Gemini observations had been taken. The coolest brown dwarfs are very faint and hard to detect, but there may be vast numbers of them–which makes this detection important.”

Epsilon Indi is the fifth brightest star in the southern constellation of Indus and is located about 11.8 light years away from our solar system. The star is similar to but cooler than our sun. The projected separation as seen on the sky between Epsilon Indi and Indi Ba is approximately 1500 AUs (one AU or Astronomical Unit is the average distance between the Earth and the Sun or about 93 million miles/150 million kilometers), and the distance between Epsilon Indi Ba and the newly discovered Epsilon Indi Bb is at least 2.2 AUs.

“Because this system is so close to us, it appears to move quite rapidly in the sky,” says Dr. Volk. “We were able to confirm our detection–and rule out a more distant background object–within a few weeks since we could detect the motion of the system relative to the background stars relatively quickly.”

As the facts surrounding the detection become clearer with additional spectroscopic data, the research team expects that important details about Epsilon Indi Bb will be revealed. “Unfortunately, the window for observing this system is nearly closed for this year, so we will have to wait until early next year when we can see this system again in the morning sky,” says Dr. David Balam (University of Victoria, Canada).

The data recently obtained from Gemini show that Epsilon Indi Bb is cooler and less massive than Epsilon Indi Ba as demonstrated by its significantly lower brightness and deep methane absorption. Methane absorption is a key indicator for low mass objects since gaseous methane can only exist in the lower temperature environments of the atmospheres of brown dwarfs and planets where the gas can exist.

“Methane absorption was the key to the detection,” says Dr. Walker, “because Dr. Volk happened to catch sight of Epsilon Indi Bb through one of the ‘windows’ between the methane absorption bands. Because the absorption bands block longer wavelength infrared light, Epsilon Indi Bb was visible when viewed at shorter infrared wavelengths.”

Epsilon Indi Ba and Bb are members of a recently discovered type of astronomical object–the “T” class brown dwarfs. These T-dwarfs have diameters approximately equal to Jupiter but with more mass. Spectra of Epsilon Indi Ba, taken with PHOENIX by Dr. Verne Smith (University of Texas, El Paso) and collaborators, show the Epsilon Indi Ba has 32 times the mass of Jupiter and a 1500-degree surface temperature. It is spinning about three times faster than Jupiter. Epsilon Indi Bb has less mass, is cooler, but is still much more massive and hotter than Jupiter. Like Jupiter, the T-dwarfs do not have enough mass to make energy the way the sun does from nuclear fusion. Epsilon Indi Ba and Bb are glowing from heat resulting from the mass pushing down on the interior.

PHOENIX, the instrument that is responsible for producing the data, is a near-infrared, high-resolution spectrometer that was built by the National Optical Astronomy Observatory (NOAO) in Tucson, Arizona, and was commissioned on Gemini South in 2001. Dr. Ken Hinkle (NOAO, Tucson, Arizona) said, “PHOENIX was designed for exactly this type of research. It is the first high-resolution infrared spectrograph on a Gemini telescope, and the first high-resolution infrared spectrograph on any southern hemisphere telescope.”

Dr. Phil Puxley, Associate Director of Gemini South, adds, “Gemini’s infrared optimization makes the 8-meter twin telescopes ideal for capturing such serendipitous discoveries. Finds like this are exactly what Gemini is designed to do and this sort of exciting work demonstrates the potential of Gemini’s science.”

Epsilon Indi is visible with the naked eye from June to December in the southern hemisphere. It can be detected with the locator map available at http://www.gemini.edu/science/epsilonindi-images.html, which also contains other images and illustrations.

The Gemini Observatory is an international collaboration that has built two identical 8-meter telescopes. The Frederick C. Gillett Gemini Telescope is located at Mauna Kea, Hawai`i (Gemini North) and the other telescope at Cerro Pach?n in central Chile (Gemini South), and hence provide full coverage of both hemispheres of the sky. Both telescopes incorporate new technologies that allow large, relatively thin mirrors under active control to collect and focus both optical and infrared radiation from space.

The Gemini Observatory provides the astronomical communities in each partner country with state-of-the-art astronomical facilities that allocate observing time in proportion to each country’s contribution. In addition to financial support, each country also contributes significant scientific and technical resources. The national research agencies that form the Gemini partnership include: the US National Science Foundation (NSF), the UK Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC), the Canadian National Research Council (NRC), the Chilean Comisi?n Nacional de Investigaci?n Cientifica y Tecnol?gica (CONICYT), the Australian Research Council (ARC), the Argentinean Consejo Nacional de Investigaciones Cient?ficas y T?cnicas (CONICET) and the Brazilian Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq). The Observatory is managed by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) under a cooperative agreement with the NSF. The NSF also serves as the executive agency for the international partnership.


Baby Brown Dwarfs Provide Clues to Solve Mystery

Why – and how — do brown dwarfs form? Since these cosmic misfits fall somewhere between planets and stars in terms of their temperature and mass, astronomers haven’t yet been able to determine how they form: are their beginnings like planets or stars? Now, the Spitzer Space Telescope has found what could be two of the youngest brown dwarfs. While astronomers are still looking to confirm the finding of these so-called “proto brown dwarfs” it has provided a preliminary answer of how these unusual stars form.

The baby brown dwarfs were found in Spitzer data collected in 2005. Astronomers had focused their search in the dark cloud Barnard 213, a region of the Taurus-Auriga complex well known to astronomers as a hunting ground for young objects.

“We decided to go several steps back in the process when (brown dwarfs) are really hidden,” said David Barrado of the Centro de Astrobiología in Madrid, Spain, lead author of the paper, published in the Astronomy & Astrophysics journal. “During this step they would have an (opaque) envelope, a cocoon, and they would be easier to identify due to their strong infrared excesses. We have used this property to identify them. This is where Spitzer plays an important role because Spitzer can have a look inside these clouds. Without it this wouldn’t have been possible.”

Barrado said the findings potentially solve the mystery about whether brown dwarfs form more like stars or planets. The team’s findings? Brown dwarfs form like low-mass stars.

Brown dwarfs are cooler and more lightweight than stars and more massive (and normally warmer) than planets. They are born of the same dense, dusty clouds that spawn stars and planets. But while they may share the same galactic nursery, brown dwarfs are often called “failed” stars because they lack the mass of their hotter, brighter stellar siblings. Without that mass, the gas at their core does not get hot enough to trigger the nuclear fusion that burns hydrogen — the main component of these molecular clouds — into helium. Unable to ignite as stars, brown dwarfs end up as cooler, less luminous objects that are more difficult to detect — a challenge that was overcome in this case by Spitzer’s heat-sensitive infrared vision.
This artist's rendering gives us a glimpse into a cosmic nursery as a star is born from the dark, swirling dust and gas of this cloud. Image credit: NASA/JPL-Caltech
Young brown dwarfs also evolve rapidly, making it difficult to catch them when they are first born. The first brown dwarf was discovered in 1995 and, while hundreds have been found since, astronomers had not been able to unambiguously find them in their earliest stages of formation until now.

Spitzer’s longer-wavelength infrared camera penetrated the dusty natal cloud to observe STB213 J041757. The data, confirmed with near-infrared imaging from Calar Alto Observatory in Spain, revealed not one but two of what would potentially prove to be the faintest and coolest brown dwarfs ever observed.

The twins were observed from around the globe, and their properties were measured and analyzed using a host of powerful astronomical tools. One of the astronomers’ stops was the Caltech Submillimeter Observatory in Hawaii, which captured the presence of the envelope around the young objects. That information, coupled with what they had from Spitzer, enabled the astronomers to build a spectral energy distribution — a diagram that shows the amount of energy that is emitted by the objects in each wavelength.

From Hawaii, the astronomers made additional stops at observatories in Spain (Calar Alto Observatory), Chile (Very Large Telescopes) and New Mexico (Very Large Array). They also pulled decade-old data from the Canadian Astronomy Data Centre archives that allowed them to comparatively measure how the two objects were moving in the sky. After more than a year of observations, they drew their conclusions.

“We were able to estimate that these two objects are the faintest and coolest discovered so far,” Barrado said. This theory is bolstered because the change in brightness of the objects at various wavelengths matches that of other very young, low-mass stars.

While further study will confirm whether these two celestial objects are in fact proto brown dwarfs, they are the best candidates so far, Barrado said. He said the journey to their discovery, while difficult, was fun. “It is a story that has been unfolding piece by piece. Sometimes nature takes its time to give up its secrets.”

Lead image caption: This image shows two young brown dwarfs, objects that fall somewhere between planets and stars in terms of their temperature and mass. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Calar Alto Obsv./Caltech Sub. Obsv.


Nearest Brown Dwarf Found

A team of European astronomers have located the closest brown dwarf star ever discovered. Epsilon Indi, located only 12 light-years from the Earth, was thought to be a single star, but the ESO team spotted its companion. Epsilon Indi B is 45 times the mass of Jupiter and takes 400 years to orbit the main star.

A team of European astronomers [2] has discovered a Brown Dwarf object (a ‘failed’ star) less than 12 light-years from the Sun. It is the nearest yet known.

Now designated Epsilon Indi B, it is a companion to a well-known bright star in the southern sky, Epsilon Indi (now “Epsilon Indi A”), previously thought to be single. The binary system is one of the twenty nearest stellar systems to the Sun.

The brown dwarf was discovered from the comparatively rapid motion across the sky which it shares with its brighter companion : the pair move a full lunar diameter in less than 400 years. It was first identified using digitised archival photographic plates from the SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) and confirmed using data from the Two Micron All Sky Survey (2MASS). Follow-up observations with the near-infrared sensitive SOFI instrument on the ESO 3.5-m New Technology Telescope (NTT) at the La Silla Observatory confirmed its nature and has allowed measurements of its physical properties.

Epsilon Indi B has a mass just 45 times that of Jupiter, the largest planet in the Solar System, and a surface temperature of only 1000 ?C. It belongs to the so-called ‘T dwarf’ category of objects which straddle the domain between stars and giant planets.

Epsilon Indi B is the nearest and brightest T dwarf known. Future studies of the new object promise to provide astronomers with important new clues as to the formation and evolution of these exotic celestial bodies, at the same time yielding interesting insights into the border zone between planets and stars.

Tiny moving needles in giant haystacks
Imagine you are a professional ornithologist, recently returned home from an expedition to the jungles of South America, where you spent long weeks using your high-powered telephoto lenses searching for rare species of birds. Relaxing, you take a couple of wide-angle snapshots of the blooming flowers in your back garden, undistracted by the common blackbird flying across your viewfinder. Only later, when carefully comparing those snaps, you notice something tiny and unusually coloured, flittering close behind the blackbird: you’ve discovered an exotic, rare bird, right there at home.

In much the same way, a team of astronomers [2] has just found one of the closest neighbours to the Sun, an exotic ‘failed star’ known as a ‘brown dwarf’, moving rapidly across the sky in the southern constellation Indus (The Indian). Interestingly, at a time when telescopes are growing larger and are equipped with ever more sophisticated electronic detectors, there is still much to be learned by combining old photographic plates with this modern technology.

Photographic plates taken by wide-field (“Schmidt”) telescopes over the past decades have been given a new lease on life through being digitised by automated measuring machines, allowing computers to trawl effectively through huge and invaluable data archives that are by far not yet fully exploited [3]. For the Southern Sky, the Institute for Astronomy in Edinburgh (Scotland, UK) has recently released scans made by the SuperCOSMOS machine of plates spanning several decades in three optical passbands. These data are perfectly suited to the search for objects with large proper motions and extreme colours, such as brown dwarfs in the Solar vicinity.
Everything is moving – a question of perspective

In astronomy, the `proper motion’ of a star signifies its apparent motion on the celestial sphere it is usually expressed in arcseconds per year [4]. The corresponding, real velocity of a star (in kilometres per second) can only be estimated if the distance is known.

A star with a large proper motion may indicate a real large velocity or simply that the star is close to us. By analogy, an airplane just after takeoff has a much lower true speed than when it’s cruising at high altitude, but to an observer watching near an airport, the departing airplane seems to be moving much more quickly across the sky.

Proxima Centauri, our nearest stellar neighbour, is just 4.2 light-years away (cf. ESO PR 22/02) and has a proper motion of 3.8 arcsec/year (corresponding to 23 km/sec relative to the Sun, in the direction perpendicular to the line-of-sight). The highest known proper motion star is Barnard’s Star at 6 light-years distance and moving 10 arcsec/year (87 km/sec relative to the Sun). All known stars within 30 light-years are high-proper-motion objects and move at least 0.2 arcsec/year.

Trawling for fast moving objects
For some time, astronomers at the Astrophysical Institute in Potsdam have been making a systematic computerised search for high-proper-motion objects which appear on red photographic sky plates, but not on the equivalent blue plates. Their goal is to identify hitherto unknown cool objects in the Solar neighbourhood.

They had previously found a handful of new objects within 30 light-years in this way, but nothing as red or moving remotely as fast as the one they have now snared in the constellation of Indus in the southern sky. This object was only seen on the very longest-wavelength plates in the SuperCOSMOS Sky Survey database. It was moving so quickly that on plates taken just two years apart in the 1990s, it had moved almost 10 arcseconds on the sky, giving a proper motion of 4.7 arcsec/year. It was also very faint at optical wavelengths, the reason why it had never been spotted before. However, when confirmed in data from the digital Two Micron All Sky Survey (2MASS), it was seen to be much brighter in the infrared, with the typical colour signature of a cool brown dwarf.

At this point, the object was thought to be an isolated traveller. However, a search through available online catalogues quickly revealed that just 7 arcminutes away was a well-known star, Epsilon Indi. The two share exactly the same very large proper motion, and thus it was immediately clear the two must be related, forming a wide binary system separated by more than 1500 times the distance between the Sun and the Earth.

Epsilon Indi is one of the 20 nearest stars to the Sun at just 11.8 light years [5]. It is a dwarf star (of spectral type K5) and with a surface temperature of about 4000 ?C, somewhat cooler than the Sun. As such, it often appears in science fiction as the home of a habitable planetary system [6]. That all remains firmly in the realm of speculation, but nevertheless, we now know that it most certainly has a very interesting companion.

This is a remarkable discovery: Epsilon Indi B is the nearest star-like source to the Sun found in 15 years, the highest proper motion source found in over 70 years, and with a total luminosity just 0.002% that of the Sun, one of the intrinsically faintest sources ever seen outside the Solar System!

After Proxima and Alpha Centauri, the Epsilon Indi system is also just the second known wide binary system within 15 light years. However, unlike Proxima Centauri, Epsilon Indi B is no ordinary star.

Brown dwarfs: cooling, cooling, cooling …
Within days of its discovery in the database, the astronomers managed to secure an infrared spectrum of Epsilon Indi B using the SOFI instrument on the ESO 3.5-m New Technology Telescope (NTT) at the La Silla Observatory (Chile). The spectrum showed the broad absorption features due to methane and water steam in its upper atmosphere, indicating a temperature of ‘only’ 1000 ?C. Ordinary stars are never this cool – Epsilon Indi B was confirmed as a brown dwarf.

Brown dwarfs are thought to form in much the same way as stars, by the gravitational collapse of clumps of cold gas and dust in dense molecular clouds. However, for reasons not yet entirely clear, some clumps end up with masses less than about 7.5% of that of our Sun, or 75 times the mass of planet Jupiter. Below that boundary, there is not enough pressure in the core to initiate nuclear hydrogen fusion, the long-lasting and stable source of power for ordinary stars like the Sun. Except for a brief early phase where some deuterium is burned, these low-mass objects simply continue to cool and fade slowly away while releasing the heat left-over from their birth.

Theoretical discussions of such objects began some 40 years ago. They were first named ‘black dwarfs’ and later ‘brown dwarfs’, in recognition of their predicted very cool temperatures. However, they were also predicted to be very faint and very red, and it was only in 1995 that such objects began to be detected.

The first were seen as faint companions to nearby stars, and then later, some were found floating freely in the Solar neighbourhood. Most brown dwarfs belong to the recently classified spectral types L and T, below the long-known cool dwarfs of type M. These are very red to human eyes, but L and T dwarfs are cooler still, so much so that they are almost invisible at optical wavelengths, with most of their emission coming out in the infrared. [7].
How massive is Epsilon Indi B?

The age of most brown dwarfs detected to date is unknown and thus it is hard to estimate their masses. However, it may be assumed that the age of Epsilon Indi B is the same as that of Epsilon Indi A, whose age is estimated to be 1.3 billion years based on its rotational speed. Combining this information with the measured temperature, brightness, and distance, it is then possible to determine the mass of Epsilon Indi B using theoretical models of brown dwarfs.

Two independent sets of models yield the same result: Epsilon Indi B must have a mass somewhere between 4-6% of that of the Sun, or 40-60 Jupiter masses. The most likely value is around 45 Jupiter masses, i.e. well below the hydrogen fusion limit, and definitively confirming this new discovery as a bona-fide brown dwarf.

The importance of Epsilon Indi B
PR Photo 03c/03 shows the current census of the stars in the solar neighbourhood. All these stars have been known for many years, including GJ1061, which, however, only had its distance firmly established in 1997. The discovery of Epsilon Indi B, however, is an extreme case, never before catalogued, and the first brown dwarf to be found within the 12.5 light year horizon.

If current predictions are correct, there should be twice as many brown dwarfs as main sequence stars. Consequently, Epsilon Indi B may be the first of perhaps 100 brown dwarfs within this distance, still waiting to be discovered!

Epsilon Indi B is an important catch well beyond the cataloguing the Solar neighbourhood. As the nearest and brightest known brown dwarf and with a very accurately measured distance, it can be subjected to a wide variety of detailed observational studies. It may thus serve as a template for more distant members of its class.

With the help of Epsilon Indi B, astronomers should now be able to see further into the mysteries surrounding the formation and evolution of the exotic objects known as brown dwarfs, halfway between stars and giant planets, the physics of their inner cores, and the weather and chemistry of their atmospheres.

An historical note – the southern constellation Indus
The constellation Indus lies deep in the southern sky, nestled between three birds, Grus (The Crane), Tucana (The Toucan) and Pavo (The Peacock), cf. PR Photo 03d/03.

First catalogued in 1595-1597 by the Dutch navigators Pieter Dirkszoon Keyser and Frederick de Houtman, this constellation was added to the southern sky by Johann Bayer in his book ‘Uranometria’ (1603) to honour the Native Americans that European explorers had encountered on their travels.

In particular, it has been suggested that it is specifically the native peoples of Tierra del Fuego and Patagonia that are represented in Indus, just over two thousand kilometres south of La Silla where the first spectroscopic observations of Epsilon Indi B were made some 400 years later.

In the later drawing by Bode shown here, Epsilon Indi, the fifth brightest star in Indus, is associated with one of the arrows in the Indian’s hand.