Иллюстрация художника пар двоичного коричневого карлика. Нажмите, чтобы увеличить.
Одна из самых сложных задач для астрономов - выяснить, насколько массивными являются удаленные объекты. Космический телескоп Хаббла помог астрономам измерить массу двойной пары коричневых карликов - неудачных звезд - когда они вращаются вокруг друг друга. Один гном в 55 раз больше массы Юпитера, а другой в 35 раз больше массы. Каждый из них должен был бы быть в 80 раз больше массы Юпитера, прежде чем у него хватило бы массы, чтобы зажечь реакцию синтеза.
Впервые астрономам удалось взвесить двоичную пару коричневых карликов и точно измерить их диаметры. Подобные точные измерения невозможны при наблюдении за одним коричневым карликом.
Поскольку их орбиты наклонены к Земле, гномы проходят друг перед другом, создавая затмения. Это первый из когда-либо открытых коричневых затмений карликовых затмений. Пара предлагает необычную возможность для точного определения масс и диаметров карликов, обеспечивая критические испытания теоретических моделей.
Коричневый карлик - малоизученный промежуточный класс небесных объектов, который слишком мал, чтобы выдерживать реакции синтеза водорода, подобные тем, которые питают наше Солнце Однако коричневые карлики в десятки раз массивнее, чем самая большая планета Солнечной системы, Юпитер, и поэтому слишком велики, чтобы быть планетой.
Об открытии парных коричневых карликов и критических измерениях сегодня сообщили в научном журнале Nature группа астрономов: Джефф Валенти из Научного института космического телескопа (STScI), Роберт Матье из Университета Висконсин-Мэдисон и Кейван Стассун Вандербильтского университета.
Один гном в 55 раз больше массы Юпитера; другой в 35 раз выше, чем Юпитер (с погрешностью 10%). Чтобы считаться звездой и сжигать водород в результате ядерного синтеза, карлики должны быть в 80 раз массивнее Юпитера. Для сравнения, Солнце в 1000 раз массивнее Юпитера.
Астрономы с удивлением обнаруживают, что более массивный коричневый карлик является более холодным в паре, вопреки всем прогнозам о коричневых карликах того же возраста. По словам исследователей, либо они не одного возраста и могут быть захваченными телами, либо теоретические модели неверны.
Пара коричневых карликов вращается вокруг друг друга настолько близко, что при взгляде с Земли они выглядят как один объект. Поскольку их орбита ипподрома находится на краю, эти два объекта периодически проходят перед или затмевают друг друга. Эти затмения вызывают регулярные падения яркости объединенного света, исходящего от обоих объектов. Точно определив время этих затмений, астрономы смогли определить орбиты двух объектов. Получив эту информацию, астрономы использовали законы движения Ньютона, чтобы вычислить массу двух гномов.
Кроме того, астрономы рассчитали размер двух карликов, измерив продолжительность провалов в их кривой блеска. Поскольку они так молоды, карлики по своей массе удивительно велики: примерно того же диаметра, что и Солнце. Потому что эта пара находится в туманности Ориона, которая находится неподалеку от звездного питомника со звездами, возраст которых менее 10 миллионов лет.
Анализ света, исходящего от пары гномов, показывает, что у гномов есть красноватый оттенок. Современные модели также предсказывают, что коричневые карлики должны иметь «погоду» - облачные полосы и пятна, похожие на видимые на Юпитере и Сатурне.
Измеряя изменения в спектре света, исходящего от пары, астрономы также определили температуру поверхности карликов. Теория предсказывает, что более массивный член пары коричневых карликов должен иметь более высокую температуру поверхности. Но они нашли прямо противоположное. Более тяжелый из них имеет температуру 4310 градусов по Фаренгейту (2650 градусов Кельвина), а меньший - 4562 градусов по Фаренгейту (2790 градусов К). Они сравниваются с температурой поверхности Солнца в 9 980 градусов F (5800 градусов K).
«Одно из возможных объяснений состоит в том, что эти два объекта имеют разное происхождение и возраст», - говорит Стассун. Если это так, то он поддерживает один из результатов последних усилий по моделированию процесса звездообразования. Эти симуляции предсказывают, что коричневые карлики создаются настолько близко друг к другу, что могут нарушить формирование друг друга.
Новые наблюдения подтверждают теоретический прогноз о том, что коричневые карлики начинаются как объекты размером со звезду, но сжимаются и охлаждаются и с возрастом становятся все больше размера планеты. До сих пор единственный коричневый карлик, масса которого была измерена непосредственно, был намного старше и тусклее.
Многие астрономы считают, что коричневые карлики могут быть наиболее распространенным продуктом процесса звездообразования. Таким образом, информация о коричневых карликах может дать ценную новую информацию о динамических процессах, которые производят звезды из коллапсирующих водоворотов межзвездной пыли и газа.
Поскольку старые коричневые карлики меньше и тусклее настоящих звезд, только в последние годы усовершенствования в технологии телескопов позволили астрономам каталогизировать сотни слабых объектов, которые они считают коричневыми карликами. Но чтобы выбрать коричневых карликов из других типов слабых объектов, им нужен способ оценить их массу, потому что масса - это судьба звезд и подобных звезде объектов.
Существование коричневых карликов было впервые предложено в 1980-х годах, но только в 2000 году коричневый карлик был однозначно обнаружен. В то время как коричневые карлики были гипотетическими объектами, астрономы отличали их от планет тем, как они формировались. Коричневые карлики и звезды образуются таким же образом из коллапса межзвездной пыли и газа. Планеты построены из дисков пыли и газа, которые окружают формирующиеся звезды. Как только астрономы обнаружили первого кандидата в коричневые карлики, они поняли, что карликов очень трудно отличить от планет, особенно когда у них есть звездные спутники. Поэтому растущая группа астрономов предпочитает определять коричневых карликов как объекты в 13–80 раз более массивные, чем Юпитер.
Исследователи провели наблюдения с помощью двух наборов телескопов, расположенных в чилийских Андах, примерно в 100 милях к северу от Сантьяго: система исследования малых и средних апертур (SMARTS), управляемая консорциумом, включающим Научный институт космического телескопа и Университет Вандербильта, и Международная обсерватория Близнецов, управляемая Национальным научным фондом.
Первоисточник: Пресс-релиз Хаббла
