«Вебб» показав динамічну панораму зореутворення

Космічний телескоп Джеймса Вебба провів спостереження за недалекою зоною зореутворення IC 348. Завдяки високій роздільній здатності телескопа вдалося виявити крихітні коричневі карлики, маса деяких з яких лише вдвічі перевищує масу Юпітера, а також молоді зорі, що випускають потужні струмені, які врізаються в навколишній газ і пил.

Про це розповідають в NASA, передають OstanniPodii.com.

Зореутворювальна область IC 348 розташована лише за 1 000 світлових років у сузір’ї Персея. У таких областях, як IC 348, холодні хмари молекулярного водню колапсують, формуючи нові зорі, що створює осяяні, скульптурні пейзажі, подібні до цього. Процес зореутворення може породжувати найрізноманітніші об’єкти — від масивних зірок, які гинуть уже через кілька мільйонів років у результаті вибухів наднових з колапсом ядра, до найменших і найпоширеніших зірок, які мають довгий термін життя та породжують потужні зоряні бурі.

Найменші зорі мають масу, що становить приблизно 8 відсотків маси Сонця. Нижче цієї межі за масою знаходиться дивний клас об’єктів, які називаються коричневими карликами. Коричневі карлики утворюються так само як і зорі, — в результаті колапсу молекулярних хмар. Однак, на відміну від зірок, ядра коричневих карликів ніколи не нагріваються достатньо, щоб здійснити термоядерний синтез звичайного водню в гелій (хоча на початку свого існування багато з них короткочасно синтезують дейтерій, або важкий водень).

Що досі залишається незрозумілим, і що дослідники сподівалися з’ясувати, використовуючи чутливі прилади «Вебба» для вивчення IC 348, — це те, наскільки малими є найменші об’єкти, що утворюються в процесі зореутворення. Іншими словами, наскільки малим є найменший коричневий карлик?

Дослідники, прагнучи відповісти на це питання, вперше використали «Вебб» для вивчення IC 348 у 2022 році, коли вони виявили коричневі карлики з масою, що лише втричі-вчетверо більша за масу Юпітера. Тепер та сама дослідницька група використала «Вебб», щоб ще глибше дослідити цю область у пошуках ще менших коричневих карликів.

У 2024 році команда використала прилад NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) телескопа «Вебба», щоб зафіксувати тепле світіння молодих коричневих карликів і новонароджених зірок, які видно на цьому новому зображенні IC 348. Вибравши потенційні коричневі карлики за їхнім кольором та яскравістю, у 2025 році вони провели додаткові спектроскопічні спостереження за допомогою приладу NIRSpec (Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону) телескопа «Вебба» для визначення маси цих коричневих карликів.

Ці глибокі спостереження за допомогою «Вебба» виявили для дослідників дещо надзвичайне: коричневі карлики з масою, що становить усього лише подвійну масу Юпітера або лише 0,19 відсотка маси Сонця — набагато меншою, ніж передбачають теоретичні моделі коричневих карликів. Це найменш масивні з відомих коричневих карликів, і їхнє існування ставить під сумнів моделі формування зірок.

Окрім відкриття цих несподівано легких коричневих карликів, спостереження «Вебба» принесли ще більше сюрпризів. Один з найлегших нещодавно виявлених коричневих карликів показав ознаки наявності диска, що свідчить про те, що навколо об’єкта, маса якого сама по собі дорівнює масі планети, можуть формуватися невеликі планети.

Під час аналізу спектрів коричневих карликів у скупченні IC 348 дослідницька група також виявила ознаку, яку вони пов’язали з неідентифікованим вуглеводнем — молекулами, що складаються виключно з атомів водню та вуглецю. Ця специфічна ознака спостерігалася лише в атмосферах коричневих карликів з найменшою масою, що свідчить про те, що ці екстремальні об’єкти можуть належати до окремого спектрального класу.

Зорі та коричневі карлики IC 348 — не єдині цікаві об’єкти на цьому зображенні. У правому верхньому куті розташована надзвичайно детальна група протозірок. Деякі з них супроводжуються об’єктами Гербіга-Аро — світлими ділянками, що утворюються, коли струмені від новонароджених зірок, що зростають, врізаються в газ і пил навколо зорі.

Довга, вузька структура, орієнтована горизонтально в цьому куті, — це об’єкт Гербіга-Аро HH 797. При детальному розгляді виявляється, що це джерело складається з двох протозірок з майже паралельними відтоками. Трохи правіше від HH 797 розташоване джерело HH 211 у формі пропелера, яке має як вузькі струмені, так і ширші відтоки.

Цей колаж містить добірку фрагментів зі знімка зони зореутворення IC 348, зробленого космічним телескопом «Джеймс Вебб»: 1) вбудовані в туманність зорі, 2) центральне зоряне скупчення, 3) зорі та тьмяні відтоки, 4) об’єкти Гербіга-Аро, 5) гравітаційне лінзування та 6) далекі спіральні галактики. Credit: NASA, ESA, CSA, Kevin Luhman (PSU), Catarina Alves de Oliveira (ESA), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

Дані, використані для створення цього зображення, походять із програми «Webb General Observer Program 4866». Окрім вивчення об’єктів з найменшою масою, що утворилися в процесі зореутворення, ця програма також має мету з’ясувати, як популяції об’єктів з планетною масою, таких як коричневі карлики, варіюються у різних зонах зореутворення, а також дослідити походження вуглеводневих утворень у коричневих карликах з найменшою масою.

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» — це провідна у світі космічна наукова обсерваторія. «Вебб» розгадує таємниці нашої Сонячної системи, заглядає за її межі до віддалених світів навколо інших зірок та досліджує загадкові структури й походження нашого Всесвіту та нашого місця в ньому. «Вебб» — це міжнародна програма, яку очолює NASA разом зі своїми партнерами: ЄКА (Європейським космічним агентством) та ККА (Канадським космічним агентством).

• телескоп Вебба
• Зореутворення в галактиках
• коричневий карлик