Вебб знайшов коричневий карлик, який є найменшим з досі виявлених

За допомогою космічного телескопа "Джеймс Вебб" астрономи виявили найменший об'єкт, який може утворюватися так, як утворюються зорі - коричневий карлик, що перебуває у вільному плаванні, маса якого лише у три-чотири рази перевищує масу Юпітера.

"Одне з основних питань, яке ви знайдете в кожному підручнику з астрономії, - які найменші зорі? Це те, на що ми намагаємося знайти відповідь", - пояснив провідний автор дослідження Кевін Луман з Університету штату Пенсильванія, йдеться в пресрелізі НАСА.

Результати дослідження були опубліковані в The Astronomical Journal.

Коричневі карлики - це об'єкти, які знаходяться між зірками та планетами. Вони формуються подібно до зір, стаючи достатньо щільними, щоб стиснутись під дією власної гравітації.

Однак вони ніколи не стають достатньо щільними й гарячими, щоб почати плавити водень і перетворитися на зорю, яка сяє так, як наприклад наше Сонце.

Деякі коричневі карлики знаходяться на нижньому кінці шкали і їх можна порівняти з планетами-гігантами. При такому розмірі вони важать лише в кілька разів більше маси Юпітера.

Щоб виявити найменший коричневий карлик, команда вивчила зоряне скупчення IC 348, розташоване на відстані близько 1 000 світлових років у зореутворювальному регіоні Персея. Вік скупчення становить всього близько п'яти мільйонів років.

Оскільки це скупчення молоде, будь-які коричневі карлики все ще будуть яскравими в інфрачервоному світлі, яке випромінюється від тепла їхнього формування.

Використовуючи камеру NIRCam Вебба, команда спочатку сфотографувала центр скупчення, щоб визначити кандидатів у коричневі карлики на основі їхньої яскравості та кольору. Найперспективніші об'єкти були відстежені за допомогою спектрографа NIRSpec Вебба.

Чутливість "Вебба" до інфрачервоного випромінювання дозволила команді виявити тьмяніші об'єкти, ніж можуть наземні телескопи. Гострий зір телескопа також допоміг визначити, які червоні об'єкти були точно коричневими карликами порівняно з плямами-фоновими галактиками.

Цей процес привів команду до виявлення трьох об'єктів масою від трьох до восьми мас Юпітера з температурою поверхні від 830 до 1500 градусів Цельсія.

Згідно з комп'ютерними моделями, найменший коричневий карлик важить в три-чотири рази більше Юпітера.

Теоретично складно пояснити, як міг утворитися такий маленький коричневий карлик. Важка й щільна хмара газу має достатньо сили тяжіння, щоб стиснутися та утворити зорю. На противагу, невеликій хмарі має бути важче стиснутися та у результаті утворити коричневий карлик через слабшу гравітацію. Особливо це стосується коричневих карликів з масою планет-гігантів.

"У сучасних моделях досить легко створити гігантські планети в диску навколо зорі", - каже Катаріна Алвес де Олівейра з ЄКА (Європейське космічне агентство), головний дослідник програми спостережень.

"Але в цьому скупченні малоймовірно, щоб цей об'єкт сформувався у диску, натомість він сформувався як зоря, а три маси Юпітера в 300 разів менші за наше Сонце. Тому ми повинні запитати, як відбувається процес зореутворення при таких дуже, дуже малих масах?"

Крихітні коричневі карлики можуть допомогти астрономам краще зрозуміти екзопланети, оскільки найменші з них перетинаються з найбільшими екзопланетами. Тому очікується, що вони матимуть схожі властивості.

Однак коричневий карлик у вільному плаванні легше вивчати, ніж гігантську екзопланету, оскільки остання прихована під відблисками своєї зорі-господаря.

У ході дослідження два з виявлених коричневих карликів мають спектральну сигнатуру неідентифікованого вуглеводню, що містить атоми водню й вуглецю. Ця інфрачервона сигнатура також була виявлена місією НАСА "Кассіні" в атмосфері Сатурна та в міжзоряному середовищі.

"Ми вперше виявили цю молекулу в атмосфері об'єкта за межами нашої Сонячної системи", - пояснила Алвес де Олівейра.

"Моделі атмосфер коричневих карликів не передбачають її існування. Ми розглядаємо об'єкти з молодшим віком і меншою масою, ніж раніше, і бачимо щось нове та несподіване".

Оскільки ці об'єкти знаходяться в діапазоні мас планет-гігантів, виникає питання, чи є вони коричневими карликами або планетами-ізгоями, викинутими з планетних систем. Хоча команда не може виключити теорію планети-ізгоя, вони вважають, що більш імовірно, що об'єкти є коричневими карликами.

Викинута гігантська планета малоймовірна з двох причин. По-перше, порівняно з планетами з меншою масою, такі планети взагалі рідкісні. По-друге, більшість зір мають малу масу, і гігантські планети серед них зустрічаються рідко.

Через це малоймовірно, що зорі в скупченні можуть утворювати масивні планети: оскільки скупчення молоде, потенційно не було достатньо часу для формування планет-гігантів, а потім їхнього викиду.

Відкриття подібних об'єктів допоможе уточнити їхній статус. Цілком ймовірно, що планети-ізгої будуть знайдені на околицях зоряного скупчення, тому в майбутньому слід розширити зону пошуку, щоб з'ясувати, чи існують вони всередині скупчення.

Команда також може проводити тривалі дослідження, які в майбутньому можуть виявити тьмяніші та менші об'єкти.

За матеріалами: https://ostannipodii.com/a/202312/vebb-identifikuvav-naymenshogo-korichnevogo-karlika-100031050/

Також стаття доступна на такій мові: на русском