Коричневые карлики - это объекты с массами от 13 до 80 масс Юпитера, однако их радиус аналогичен радиусу нашего газового гиганта (0,7-1,4 радиуса). Нижний предел массы отделяет их от планет; в отличие от планет, ядра коричневых карликов достаточно массивны, чтобы сжигать дейтерий. С другой стороны, если они становятся слишком массивными (80 масс Юпитера), то их ядра начинают сжигать водород и объекты становятся звездами главной последовательности.
Подобно планете, коричневый карлик, проходящий перед своей главной звездой, вызывает уменьшение яркости свечения. Это позволяет астрономам обнаруживать коричневых карликов с помощью космических телескопов, таких как TESS.
Поскольку они имеют радиус, подобный Юпитеру, и большую массу, транзиты коричневых карликов должны быть такими же легкими, как и транзиты гигантских планет, но науке известно только 23 транзитных коричневых карлика. Этот недостаток известен как «пустыня коричневых карликов». Ответ на эту проблему может заключаться в механизме формирования - формируются ли они как звезды или планеты. Точные параметры для измерения массы, радиуса и орбиты необходимы для понимания формирования и эволюции коричневых карликов.
В своем исследовании ученые сообщают об открытии двух новых транзитов коричневых карликов, у которых проведены надежно точные измерения массы, радиуса и возраста. Будучи старше 3 миллиардов лет, они являются старейшими транзитными коричневыми карликами с четко определенными размерами. Объекты получили названия TOI-569 и TOI-1406.
Поскольку глубина транзита зависит от отношения радиуса коричневого карлика к его родительской звезде, авторы могут измерить радиус коричневых карликов на основе кривых изменения свечения. Однако объекты в разном диапазоне масс могут иметь одинаковый радиус, поэтому необходимы дополнительные измерения радиальной скорости для измерения массы и проверки того, что транзитный объект на самом деле является коричневым карликом.
Чтобы получить надежные измерения массы и радиусов коричневых карликов, ученые одновременно сопоставили кривые свечения и лучевой скорости. Измерения массы и радиуса показывают, что TOI-569b имеет массу 64,1 масс Юпитера и радиус 0,75 Юпитера, а TOI-1406b имеет 46 масс Юпитера и 0,86 радиуса соответственно.
Ученые предполагают, что коричневые карлики имеют тот же возраст, что и их родительские звезды, 4,7 миллиарда лет для TOI-569b и 3,2 миллиарда лет для TOI-1406b.
Одним из способов проверки эволюционных моделей коричневых карликов является использование диаграммы массового радиуса. В отличие от звезды, ядро коричневого карлика не производит достаточно энергии для борьбы с гравитационным коллапсом, в результате чего радиус карлика уменьшается с возрастом. Это означает, что коричневый карлик в определенном возрасте имеет ожидаемое местоположение на диаграмме массы-радиуса.
TESS до сих пор обнаружил четыре новых транзитных коричневых карлика и может найти еще больше в будущем. Тем не менее, многие открытия необходимы, чтобы полностью понять возникновение и эволюцию коричневых карликов.
Источник: AAS Nova