Розкриття таємниці коричневих карликів

Міжнародна група вчених дослідила п’ять астрономічних об’єктів, які могли б допомогти нам зрозуміти таємничу природу коричневих карликів.

Про це розповідають у Женевському університеті (UNIGE).

Коричневі карлики – це астрономічні об’єкти, що мають масу між планетною та зоряною. Питання про те, де саме знаходяться межі їхньої маси, залишається предметом дискусій, тим більше, що їх будова дуже подібна до зірок малої маси. Тож як дізнатися, чи маємо ми справу з коричневим карликом чи зорею з дуже малою масою? Міжнародна команда, очолювана вченими з UNIGE та Швейцарського національного центру компетентності в галузі досліджень (NCCR) PlanetS у співпраці з Бернським університетом визначила п′ять об′єктів, маси яких знаходяться біля межі, що розділяє зорі та коричневі карлики, які могли б допомогти вченим зрозуміти природу цих загадкових об′єктів. З результатами можна ознайомитися в журналі "Astronomy & Astrophysics".

Як і Юпітер та інші планети-гіганти, зорі в основному складаються з водню та гелію. Але на відміну від газових планет, зорі настільки масивні, а їхня сила тяжіння настільки потужна, що атоми водню сплавлюються, утворюючи гелій, вивільняючи величезну кількість енергії та світла.

"Невдалі зорі"

Коричневі карлики, навпаки, недостатньо масивні для сплавлення водню і тому не можуть виробляти величезну кількість світла та тепла, як зорі. Натомість вони сплавлюють відносно невеликі запаси більш важкої атомної версії водню – дейтерію. Цей процес менш ефективний, і світло від коричневих карликів набагато слабкіше, ніж від зірок. Ось чому вчені часто називають їх "невдалими зорями".

"Однак ми досі не знаємо точно, де знаходяться межі маси коричневих карликів, межі, які дозволяють їх відрізнити від зірок малої маси, які можуть спалювати водень протягом багатьох мільярдів років, тоді як у коричневого карлика стадія горіння буде короткою, а потім життя стане холоднішим", - вказує Нолан Грівз, науковий співробітник кафедри астрономії факультету наук UNIGE, член NCCR PlanetS та перший автор дослідження. "Ці межі варіюються залежно від хімічного складу коричневого карлика, наприклад, або способу його утворення, а також його початкового радіуса", - пояснює він.

Щоб краще зрозуміти, що це за таємничі об’єкти, нам потрібно детально вивчити приклади. Але виявляється, що вони досить рідкісні. "Поки що ми точно визначили близько 30 коричневих карликів", - каже дослідник з Женеви. У порівнянні з сотнями планет, які астрономи знають детально, це дуже мало. Тим більше якщо врахувати, що через більші розміри коричневі карлики легше виявити, ніж планети.

Нові фрагменти головоломки

На сьогодні міжнародна команда схарактеризувала п’ятьох компаньйонів, які початково були ідентифіковані за допомогою Супутника огляду транзитних екзопланет (TESS) як об’єкти TESS (TOI) – TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 та TOI-1213. Їх називають "компаньйонами", оскільки вони обертаються навколо відповідних зірок-господарів. Вони роблять це з періодами від 5 до 27 днів, мають від 0,81 до 1,66 раза більші радіуси за радіус Юпітера та від 77 до 98 разів масивніші. Це ставить їх на роздільну межу між коричневими карликами та зорями.

Тому ці п’ять нових об’єктів містять цінну інформацію. "Кожне нове відкриття розкриває додаткові підказки про природу коричневих карликів й дає нам краще уявлення про те, як вони утворюються і чому вони такі рідкісні", - каже Моніка Лендл, науковий співробітник кафедри астрономії UNIGE та член NCCR PlanetS.

Однією з підказок, які вчені виявили, що ці об’єкти є коричневими карликами, є взаємозв’язок між їх розміром та віком, як пояснює Франсуа Буші, професор UNIGE та член NCCR PlanetS: "Передбачається, що коричневі карлики з часом мають зменшуватися, оскільки вони спалюють свої запаси дейтерію та охолоджуються. Тут ми виявили, що два найстаріших об′єктів, TOI 148 та 746, мають менший радіус, тоді як два молодших компаньйонів мають більші радіуси".

Проте ці об’єкти настільки близькі до межі, що вони так само легко можуть бути зорями дуже низької маси, і астрономи досі не впевнені, чи є вони коричневими карликами. "Навіть з цими додатковими об′єктами нам все ще бракує цифр, щоб зробити остаточні висновки про відмінності між коричневими карликами та зорями малої маси. Потрібні подальші дослідження, щоб з′ясувати більше", - підсумовує Грівз.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.