"Уэбб" идентифицировал самого маленького коричневого карлика

В поисках самого маленького коричневого карлика астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба нашли нового рекордсмена: объект, масса которого лишь в три-четыре раза превышает массу Юпитера.

Об этом рассказывают в НАСА, передают OstanniPodii.com.

Коричневые карлики -- это объекты, которые находятся на границе между звездами и планетами. Их иногда называют неудавшимися звездами, поскольку они формируются как звезды в результате гравитационного сжатия, но никогда не набирают достаточной массы, чтобы начать плавить водород и превратиться в звезду. На нижнем конце шкалы некоторые коричневые карлики можно сравнить с планетами-гигантами, ведь их масса лишь в несколько раз превышает массу Юпитера.

Какими самыми маленькими могут быть звезды?

Астрономы пытаются определить самый маленький объект, который может сформироваться подобно звезде. Международная команда с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба обнаружила нового рекордсмена: крошечный коричневый карлик в свободном "плавании", масса которого лишь в три-четыре раза превышает массу Юпитера.

"Один из основных вопросов, который вы найдете в каждом учебнике по астрономии, -- каковы самые маленькие звезды? Именно на него мы и пытаемся ответить", - пояснил ведущий автор исследования Кевин Луман из Университета штата Пенсильвания.

Стратегия поиска

Чтобы обнаружить этот новонайденный коричневый карлик, команда решила исследовать звездное скопление IC 348, расположенное на расстоянии около 1000 световых лет от нас в звездообразующей области Персея. Это скопление молодое -- ему всего около пяти миллионов лет. Как следствие, любые коричневые карлики всё еще будут относительно яркими в инфракрасном свете, светясь от тепла своего образования.

Исследователи сначала сфотографировали центр скопления с помощью NIRCam (Камера ближнего инфракрасного диапазона) "Уэбба", чтобы определить кандидатов в коричневые карлики по их яркости и цвету. Они отследили самые перспективные объекты, используя массив микрозатворов NIRSpec (Спектрограф ближней инфракрасной области спектра) "Уэбба".

Новости по подобной теме:

		Три "красных монстра" в ранней Вселенной бросают вызов современным моделям формирования галактик
		В ранней Вселенной найдена черная дыра, поглощающая материю гораздо быстрее, чем теоретически возможно
		Уэбб и Хаббл показали жуткую пару галактик

В НАСА отмечают, что инфракрасная чувствительность "Уэбба" имела решающее значение, позволяя команде обнаруживать более тусклые объекты, чем могут наземные телескопы. Кроме того, острое зрение "Уэбба" позволило им определить, какие красные объекты были точно коричневыми карликами, а какие -- расплывчатыми фоновыми галактиками.

Этот процесс просеивания привел к трем остроинтересным объектам массой от трех до восьми масс Юпитера с температурой поверхности от 830 до 1500 градусов Цельсия. Самый маленький из них, согласно компьютерным моделям, весит лишь в три-четыре раза больше Юпитера.

Теоретически сложно объяснить, как мог образоваться такой маленький коричневый карлик. Тяжелое и плотное облако газа имеет достаточно гравитации, чтобы сжаться и образовать звезду. Однако из-за более слабой гравитации небольшому облаку должно быть труднее сжаться, чтобы образовался коричневый карлик, и это особенно актуально для коричневых карликов с массами планет-гигантов.

"В современных моделях довольно легко создать гигантские планеты в диске вокруг звезды", - говорит Катарина Алвес де Оливейра из Европейского космического агентства, главный исследователь программы наблюдений. "Но в этом скоплении маловероятно, что этот объект сформировался в диске, а вместо этого сформировался как звезда, и три массы Юпитера в 300 раз меньше, чем наше Солнце. Поэтому мы должны спросить, как происходит процесс звездообразования при таких очень, очень малых массах?"

Помимо того, что крошечные коричневые карлики дают подсказки о процессе звездообразования, они также могут помочь астрономам лучше понять экзопланеты. Наименее массивные коричневые карлики пересекаются с крупнейшими экзопланетами, поэтому можно было бы ожидать, что они будут иметь схожие свойства. Однако коричневый карлик в свободном плавании легче изучать, чем гигантскую экзопланету, поскольку последняя скрыта в бликах своей звезды.

Таинственная молекула

Два из коричневых карликов, обнаруженных в этом исследовании, имеют спектральную сигнатуру неидентифицированного углеводорода -- молекулы, содержащей атомы водорода и углерода. Такая же инфракрасная сигнатура была обнаружена миссией НАСА "Кассини" в атмосфере Сатурна и его спутника Титана. Она также была замечена в межзвездной среде -- газе между звездами.

"Мы впервые обнаружили эту молекулу в атмосфере объекта за пределами нашей Солнечной системы, - объясняет Алвес де Оливейра. "Модели атмосфер коричневых карликов не предусматривают ее существования. Мы рассматриваем объекты с более молодым возрастом и меньшей массой, нежели ранее, и видим что-то новое и неожиданное".

На этом изображении, сделанном инструментом NIRCam, показана центральная часть звездного скопления IC 348. Найденные три коричневых карлика, масса которых меньше восьми масс Юпитера, обведены на главном изображении и показаны на детальных развертках справа. Самый маленький из них весит всего в три-четыре раза больше Юпитера, что бросает вызов теориям звездообразования. Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Luhman (Penn State University), and C. Alves de Oliveira (ESA)

Коричневый карлик, или планета-изгой?

Поскольку объекты находятся в пределах диапазона масс планет-гигантов, возникает вопрос, действительно ли они являются коричневыми карликами, или на самом деле планетами-изгоями, которые были выброшены из планетных систем. Хотя команда не может исключить последний вариант, они утверждают, что гораздо вероятнее, что они являются коричневыми карликами, чем выброшенными планетами.

Выброшенная гигантская планета маловероятна по двум причинам. Во-первых, такие планеты вообще редки по сравнению с планетами с меньшими массами. Во-вторых, большинство звезд -- это звезды с низкой массой, а планеты-гиганты особенно редки среди таких звезд. Как следствие, маловероятно, что большинство звезд в IC 348 (которые являются маломассивными звездами) способны образовывать такие массивные планеты. Кроме того, поскольку скоплению всего пять миллионов лет, вероятно, не было достаточно времени для формирования гигантских планет, а затем их выброса из их систем.

Открытие большего количества таких объектов поможет прояснить их статус. Теории предполагают, что планеты-изгои чаще встречаются на окраинах звездного скопления, поэтому расширение зоны поиска может обнаружить их, если они существуют в пределах IC 348.

Будущая работа может также включать более длинные исследования, которые могут обнаружить более тусклые, меньшие объекты. Ожидается, что короткое исследование, проведенное командой, обнаружит такие маленькие объекты, которые вдвое больше массы Юпитера. Более длительные исследования могли бы легко достичь одной массы Юпитера.

Эти наблюдения были проведены в рамках программы гарантированного времени наблюдений #1229. Результаты опубликованы в The Astronomical Journal.

• телескоп Уэбба
• Звездообразование в галактиках
• коричневый карлик