"Уэбб" заглянул в таинственную туманность Пламя для исследования коричневых карликов

Туманность Пламя, расположенная на расстоянии около 1400 световых лет от Земли, является центром звездообразования менее 1 миллиона лет. Там есть объекты настолько малые, что их ядра никогда не смогут плавить водород так, как полноценные звезды — коричневые карлики.

Об этом рассказывают в NASA, передают OstanniPodii.com.

Коричневые карлики, которые часто называют "несостоявшимися звездами", со временем становятся очень тусклыми и гораздо холоднее звезд. Эти факторы делают наблюдение коричневых карликов с помощью большинства телескопов сложным, если не невозможным, даже на космически малых расстояниях от Солнца. Однако, когда они очень молоды, они все еще относительно теплее и ярче, и поэтому их легче наблюдать, несмотря на заслонение густой пылью и газом, которые составляют туманность Пламя в данном случае.

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба может пронизать эту плотную, запыленную область и увидеть тусклое инфракрасное свечение молодых коричневых карликов. Команда астрономов использовала эту возможность, чтобы исследовать самый низкий предел массы коричневых карликов в туманности Пламя. В результате они обнаружили объекты в свободном плавании, масса которых примерно в два-три раза превышает массу Юпитера, при точности до 0,5 массы Юпитера.

"Целью этого проекта было исследование фундаментального предела маломассивности в процессе формирования звезд и коричневых карликов. С помощью "Уебба" мы можем исследовать самые тусклые объекты с самой низкой массой", - сказал ведущий автор исследования Мэтью Де Фурио из Техасского университета в Остине.

Меньшие фрагменты

Предел маломассивности, который искала команда, устанавливается процессом, называемым фрагментацией. В этом процессе большие молекулярные облака, из которых рождаются звезды и коричневые карлики, распадаются на все меньшие и меньшие единицы, или фрагменты.

Фрагментация сильно зависит от нескольких факторов, среди которых одним из важнейших является баланс между температурой, тепловым давлением и гравитацией. В частности, когда фрагменты сжимаются под действием силы тяжести, их ядра нагреваются. Если ядро достаточно массивное, оно начнет сплавлять водород. Внешнее давление, созданное этим синтезом, противодействует гравитации, останавливая коллапс и стабилизируя объект (тогда известный как звезда). Однако фрагменты, ядра которых недостаточно компактны и горячи для сжигания водорода, продолжают сжиматься, пока они излучают свое внутреннее тепло.

"Охлаждение этих облаков важно, потому что если у вас достаточно внутренней энергии, она будет бороться с гравитацией", - говорит Майкл Мейер из Мичиганского университета. "Если облака эффективно охлаждаются, они коллапсируют и распадаются на части".

Фрагментация останавливается, когда фрагмент становится достаточно непрозрачным, чтобы снова поглощать собственное излучение, тем самым останавливая охлаждение и предотвращая дальнейший коллапс. Теории устанавливали нижнюю границу этих фрагментов где-то между одной и десятью массами Юпитера. Это исследование значительно сужает этот диапазон, поскольку перепись Уэбба насчитала в туманности фрагменты разной массы.

"Как было обнаружено во многих предыдущих исследованиях, когда вы переходите к меньшим массам, вы на самом деле получаете больше объектов, которые примерно в десять раз превышают массу Юпитера. В нашем исследовании с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба мы имеем точность до 0,5 массы Юпитера, и мы находим значительно меньше и меньше объектов, когда опускаемся ниже десятикратной массы Юпитера", - объясняет де Фурио. "Мы находим меньше объектов с массой в пять Юпитеров, чем объектов с массой в десять Юпитеров, и мы находим гораздо меньше объектов с массой в три Юпитера, чем объектов с массой в пять Юпитеров. Мы не находим ни одного объекта с массой менее двух-трех масс Юпитера, и мы ожидаем увидеть их, если они есть, поэтому мы предполагаем, что это может быть пределом".

Мейер добавил: "Уэбб впервые смог провести зондирование перед и за этим пределом. Если этот предел реален, то в нашей галактике Млечный Путь не должно быть свободно плавающих объектов с массой в один Юпитер, если только они не были сформированы как планеты, а затем выброшены из планетной системы".

Это изображение части туманности Пламя в ближнем инфракрасном диапазоне, полученное космическим телескопом Джеймса Уэбба, освещает три объекта с низкой массой, которые видны на вставках справа. Эти объекты, которые намного холоднее протозвезд, для их обнаружения требуют чувствительности инструментов Уэбба. Эти объекты изучались в рамках исследования самого низкого предела массы коричневых карликов в туманности Пламя. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Meyer (University of Michigan)

Опираясь на наследие "Хаббла"

Коричневые карлики, несмотря на то, что их трудно найти, могут предоставить много информации, особенно в области звездообразования и исследования планет, учитывая их сходство со звездами и планетами. Космический телескоп "Хаббл" охотится на эти коричневые карлики уже несколько десятилетий.

Хотя "Хаббл" не может наблюдать коричневые карлики в туманности Пламя с такой малой массой, как "Уэбб", он имел решающее значение в определении кандидатов для дальнейшего изучения. Это исследование является примером того, как "Вебб" принял эстафету -- десятилетиями полученные "Хабблом" данные о комплексе молекулярных облаков Ориона -- и сделал возможным углубленное исследование.

"Очень трудно выполнять эту работу, наблюдая за коричневыми карликами массой до десяти масс Юпитера с земли, особенно в таких регионах, как этот. А имеющиеся данные "Хаббла" за последние 30 лет позволили нам понять, что это действительно подобный регион звездообразования, на который стоит обратить внимание. Нам нужен был "Уэбб", чтобы иметь возможность изучать эту конкретную научную тему", - сказал де Фурио.

"Это квантовый скачок в наших возможностях по сравнению с пониманием того, что происходило с "Габблом". "Уэбб" действительно открывает совершенно новую сферу возможностей для понимания этих объектов", - пояснил астроном Массимо Робберто из Научного института космического телескопа.

Эта команда продолжает изучать туманность Пламя, используя спектроскопические инструменты "Уэбба" для получения дальнейших характеристик различных объектов в ее пылевом коконе.

"Существует большое совпадение между тем, что может быть планетами и коричневыми карликами очень, очень малой массы", - заявил Мейер. "И это наша работа на ближайшие пять лет: выяснить, что есть что и почему".

Эти результаты приняты к публикации в The Astrophysical Journal Letters.

.

• телескоп Уэбба
• коричневый карлик
• Звездообразование в галактиках