Астрономи виявили стародавній коричневий карлик з неушкодженими родовищами літію

Виявлено літій у найстарішому та холоднішому коричневому карлику з тих, в яких була підтверджена присутність цього цінного елемента. Субзоряний об’єкт, званий Reid 1B, зберігає в недоторканості найдавніше відоме родовище літію в нашій космічній околиці, ще відтоді, як була сформована бінарна система, до якої він належить.

Про це розповідають в Інституті астрофізики Канарських островів (IAC), передають OstanniPodii.com.

Коричневі карлики, також відомі як “карлики кавового кольору” або “невдалі зорі”, є природною сполучною ланкою між зорями та планетами. Вони масивніші, ніж Юпітер, але їх маса недостатня для спалювання водню — палива, яке використовують зорі для свого сяяння. З цієї причини ці субзоряні об’єкти не спостерігалися, доки не були виявлені у середині 1990-х років. Вони особливо цікаві, оскільки передбачається, що деякі з них можуть зберегти в недоторканому вигляді вміст літію, який іноді називають “білою нафтою” через його рідкість та значущість.

Протягом останніх двадцяти років астрономи виявляли та спостерігали за орбітальними рухами подвійних систем, утворених коричневими карликами в околицях Сонця. Вони динамічно визначали їх маси, використовуючи закони Кеплера — математичні формули, створені у XVII столітті Йогансом Кеплером для опису руху астрономічних тіл, що рухаються під дією взаємного тяжіння, наприклад як система, утворена Землею й Сонцем. У деяких із цих систем первинний компонент має масу, достатню для спалювання літію, тоді як вторинний може не мати такої маси. Проте до цього часу теоретичні моделі не були перевірені.

Використовуючи спектрограф OSIRIS на наразі найбільшому у світі оптичному та інфрачервоному телескопі Гран Телескопіо Канаріас (GTC, або Грантекан) в обсерваторії Роке-де-лос-Мучачос (ORM), команда дослідників IAC та Національного інституту астрофізики, оптики та електроніки (INAOE) провели високочутливі спектроскопічні спостереження в період з лютого по серпень цього року за двома бінарами, компонентами яких є коричневі карлики.

Вони не виявили літій у трьох з них, але вони знайшли його в Reid 1B, найтьмянішому та найхолоднішому з чотирьох. Таким чином, вони зробили чудове відкриття — родовище космічного літію, яке не руйнується, походження якого датується до періоду утворенням системи, до якої належить Reid 1B. Насправді це найхолодніший, найтьмяніший позасонячний об’єкт, де був знайдений літій, у кількості, що в 13 тисяч разів перевищує його кількість на Землі. Цей об’єкт, вік якого 1 100 мільйонів років, і динамічна маса в 41 раз більша, ніж у Юпітера (найбільшої планети Сонячної системи), знаходиться на відстані 16,9 світлових років від нас.

Скриня захованих скарбів

Спостереження за вмістом літію в коричневих карликах дозволяють з певним ступенем точності оцінити їх маси на основі ядерних реакцій. Термоядерні маси, знайдені таким чином, повинні узгоджуватися з динамічними масами, знайденими з меншою невизначеністю з орбітального аналізу. Однак дослідники виявили, що літій зберігається до динамічної маси, яка на 10% нижча, ніж передбачена останніми теоретичними моделями. Ця невідповідність вбачається значною та свідчить про те, що в поведінці коричневих карликів є щось, чого ми досі не розуміємо.

Порівняння динамічної та термоядерної мас у бінарній системі коричневих карликів. Credit: Instituto de Astrofísica de Canarias

«Ми стежимо за літієм у коричневих карликах протягом трьох десятиліть», — говорить Едуардо Лоренцо Мартін Герреро де Ескаланте, професор-дослідник Вищої ради з наукових досліджень (CSIC) IAC, який є першим автором роботи. «І нарешті ми змогли точно визначити межу маси між його збереженням та нищенням, і порівняти це з теоретичними прогнозами». Дослідник додає, що «в Чумацькому Шляху є тисячі мільйонів коричневих карликів. Літій, що міститься в коричневих карликах, є найбільшим відомим родовищем цього цінного елемента в нашій космічній околиці».

Карлос дель Бурго Діас, співавтор роботи, дослідник INAOE, громадського дослідницького центру мексиканської Національної ради з наук та технологій (CONACYT), пояснює, що «хоча первинний літій був створений 13 800 мільйонів років тому разом з воднем і гелієм в результаті ядерних реакцій у первинній вогняній кулі Великого вибуху, тепер літію у Всесвіті в чотири рази більше». За словами дослідника, «хоча цей елемент може бути знищений, він також створюється під час вибухових подій, таких як нові та наднові, так що коричневі карлики, такі як Reid 1B, можуть загорнути його та захистити, наче це скриня зі скарбами».

Дослідження було опубліковано у Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства.

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