“Джеймс Вебб” знайшов найменшого коричневого карлика

У зоряному скупченні IC 348 астрономи виявили кілька тьмяних кандидатів у маломасивні коричневі карлики. Вчених здивувала наявність невідомого вуглеводню в їхніх атмосферах. Один з об’єктів – потенційно найменший коричневий карлик, що вільно літає, за всю історію спостережень.

Коричневі карлики формуються як зірки, але не набирають достатньої маси для запуску стійкої термоядерної реакції. Вони так і не “запалюються”. Зазвичай ці об’єкти в 75 разів масивніші за Юпітер, але бувають і невеликими, до 15 мас Юпітера.

Нижня межа їхньої маси залишається предметом пильного вивчення астрономів. Адже коли ми розберемося у формуванні та еволюції маломасивних коричневих карликів та їхніх атмосфер, станемо краще розуміти й утворення планет.

Проблема в тому, що ці тьмяні об’єкти дуже непросто знайти. Через низьку температуру вони найсильніше “світяться” в інфрачервоному діапазоні. Вчені ідентифікували коричневих карликів масою близько 5-10 мас Юпітера в даних інфрачервоних оглядів неба. Але роздільної здатності цих спостережень не вистачило на те, щоб точно визначити їхні параметри. Тепер же в астрономів є потужна орбітальна інфрачервона обсерваторія “Джеймс Вебб”.

Найяскравіше “горять” молоді коричневі карлики. Шукати найменші з них, звісно, простіше в найближчих регіонах активного зореутворення. За словами авторів нового дослідження, найкраще для цього підходить зоряне скупчення IC 348 у молекулярній хмарі Персея.

Це скупчення добре вивчене. Відомо близько 500 об’єктів, зокрема маломасивні тіла масою близько 10 мас Юпітера. Воно підходить і за низкою інших параметрів. Зокрема, там немає областей іонізованого водню, а за ним немає яскравого фонового випромінювання. Обидва заважали б спостереженням.

Міжнародна група вчених за допомогою телескопа “Джеймс Вебб” вивчила щільний центральний регіон скупчення на наявність кандидатів у маломасивні коричневі карлики. Серед іншого вони виділили три перспективні об’єкти з масами від трьох до восьми мас Юпітера і температурами від 830 до 1500 градусів Цельсія.

Знімки деяких кандидатів у коричневі карлики / © NASA, ESA, CSA, STScI, and K. Luhman (Penn State University) and C. Alves de Oliveira (European Space Agency)

За такої маси ці об’єкти можуть виявитися гігантськими планетами, “викинутими” зі своїх зоряних систем. Автори статті стверджують, що це малоймовірно. По-перше, скупченню лише п’ять мільйонів років – цього часу недостатньо для того, щоб така планета встигла сформуватися і покинути систему. По-друге, і гігантські планети, і масивні зірки, біля яких вони формуються, зустрічаються значно рідше за менш масивні тіла.

Проте в даних спостережень є аномалії в спектрах двох кандидатів. Вчені пояснили незвичайні сигнали наявністю невідомого вуглеводню в атмосферах першого і третього об’єктів. Жодна з відомих моделей еволюції молодих коричневих карликів не пояснює можливу появу цих сполук у їхній атмосфері.

Автори припустили, що формування вуглеводнів спровокував збіг якихось параметрів: низької температури, слабкої поверхневої гравітації та тонких хмар. Такі показники властиві більш “літнім” карликам, які здійснюють перехід тіл від класу L до більш холодного класу T. Але дослідники все одно не змогли пояснити з фізичного погляду, як цей перехід може спровокувати одночасно утворення вуглеводнів і слабкі ознаки приналежності першого об’єкта до гарячішого спектрального класу M.

Щоб розібратися в питаннях, що виникли, і підтвердити гіпотези авторів нової роботи, потрібні додаткові спостереження, причому більш тривалі. Результати дослідження опубліковані в журналі Astronomical Journal.