«Новые коричневые карлики — это самые маломассивные из известных коричневых карликов. Они накладывают новое ограничение на минимальную массу, при которой существуют коричневые карлики».
Астрономы обнаружили девять новых коричневых карликов, также известных как «несостоявшиеся звёзды», в том числе два самых маленьких из когда-либо виденных примеров этих любопытных небесных объектов.
Новая находка может помочь лучше определить границу между крупными планетами и маленькими коричневыми карликами, а также между большими коричневыми карликами и маленькими звёздами.
«Новые коричневые карлики — это самые маломассивные из известных коричневых карликов, — сказал ведущий исследователь Кевин Луман из Университета штата Пенсильвания в интервью Space.com — Они накладывают новое ограничение на минимальную массу, при которой существуют коричневые карлики».
«Кроме того, у одного из коричневых карликов, масса которого составляет около двух масс Юпитера, есть признаки наличия диска из газа и пыли, что указывает на то, что у него может быть сырье для формирования планет», — сказал Луман. «Таким образом, возможно существование планетных систем, в которых центральное «солнце» имеет лишь в два раза большую массу, чем Юпитер».
Команда обнаружила небольшие коричневые карлики среди молодых звёзд в IC 348, скоплении звёзд в молекулярном облаке Персея на расстоянии около 1000 световых лет от Земли.
Звёзды, которые погасли, и телескоп, который не сработал
Коричневые карлики получили немного несправедливое прозвище «несостоявшиеся звёзды» из-за того, что, хотя они и формируются как звёзды из сжимающегося облака газа и пыли, они не могут набрать достаточно массы из своей предродовой оболочки, чтобы запустить синтез водорода в гелий в своём ядре.
Это ядерный процесс, который определяет, что такое звезда главной последовательности. Следовательно, коричневые карлики считаются «несостоявшимися звёздами». И это несмотря на то, что в их телах происходит ядерный синтез.
В настоящее время считается, что масса коричневых карликов составляет от 13 до 60 раз больше массы Юпитера, или от 0,013 до 0,08 массы Солнца.
Новое открытие — два коричневых карлика с массой, примерно в два раза превышающей массу Юпитера, или примерно 0,002 от массы Солнца, — радикально расширяет эти пределы масс.
«Также удивительно, что процесс, в результате которого образуются звёзды, способен создавать объекты, масса которых всего в два раза превышает массу Юпитера и в 500 раз меньше массы Солнца», — сказал Луман.
Если открытие таких маленьких коричневых карликов стало неожиданностью, то то, что команда обнаружила ещё кое-что об этих несостоявшихся звёздах в IC 348, стало настоящим потрясением.
Новые коричневые карлики также демонстрируют сигналы от неопознанного углеводорода — химического соединения, состоящего исключительно из атомов водорода и углерода. Его происхождение остаётся загадкой, по словам членов команды.
«Присутствие неопознанного углеводорода, отличного от метана, совершенно неожиданно и необъяснимо, — сказал Луман. — Из-за присутствия этого углеводорода мы предложили новый спектральный класс (H), определяемый наличием этого вещества».
По словам Лумана, эти углеводороды ранее наблюдались только в атмосфере Сатурна и его крупнейшего спутника Титана.
Холодная атмосфера коричневых карликов сыграла важную роль в обнаружении этих углеводородов с помощью JWST, который оказался весьма успешным в изучении этих несостоявшихся звёзд.
«Поскольку коричневые карлики холодные, они наиболее ярки в инфракрасном диапазоне, а JWST на сегодняшний день является самым чувствительным инфракрасным телескопом», — сказал Луман. «Следующие шаги в этом исследовании включают в себя проведение новой спектроскопии JWST с более высоким разрешением, чтобы лучше определить виды обнаруженных углеводородов.
«Кроме того, нам нужны теоретики, которые разработают модели атмосфер коричневых карликов, объясняющие, почему у наших новых коричневых карликов есть неопознанный углеводород, но нет метана, который обычно наблюдается у более старых коричневых карликов».
Кроме того, команда проанализирует спектры JWST оставшихся кандидатов в коричневые карлики, чтобы подтвердить, что это именно коричневые карлики.
Два из этих кандидатов могут иметь массу, сравнимую с массой Юпитера, что указывает на необходимость пересмотра нашего представления о диапазоне масс коричневых карликов.
Луман уверен, что если такие крошечные коричневые карлики, меняющие парадигму, существуют, особенно в IC 348, то JWST их найдёт.
«Более детальные изображения скопления, которые мы изучили, потенциально могут обнаружить коричневые карлики с массой ниже массы Юпитера, если они существуют с такой массой», — заключил исследователь.
Исследование команды было опубликовано во вторник (10 июня) в The Astrophysical Journal Letters.