JWST случайно обнаружил 21 коричневый карлик


Фото из открытых источников
Запуска самый мощный телескоп человечества, логично ожидать результатов. И JWST показал превосходные результаты, обнаружив древние галактики, идентифицировав химические вещества в атмосферах экзопланет и изучая области звездообразования с большей детализацией и четкостью, чем любой другой телескоп.
 
Но каждый раз, когда новый телескоп вот-вот поступит в эксплуатацию, астрономы говорят нам, что они воодушевлены не только ожидаемыми, но и неожиданными результатами. И, как и другие телескопы, JWST также преподнес несколько сюрпризов. Занимаясь своей работой, JWST обнаружил 21 коричневый карлик.
 
Коричневые карлики — это «промежуточные» объекты. Их иногда называют «звездами-неудачниками». Они более массивны, чем газовый гигант, но менее массивны, чем звезда. Они никогда не становились достаточно массивными, чтобы вызвать синтез водорода, отличительный признак звезды главной последовательности.
 
Коричневые карлики могут показаться не очень интересными. Это не планеты и не звезды. Но они часть природы, поэтому каким-то образом вписываются в общую схему вещей.
 
Есть научные причины хотеть узнать о них больше. «Выбор и характеристика этих источников жизненно важны для изучения функции начальной массы звезд, понимания эволюции двойных звезд и увеличения количества звезд, вокруг которых могут находиться потенциально обитаемые планеты», — объясняют авторы новой статьи.
 
Статья доступна на сайте допечатной подготовки arxiv.org. Ведущий автор — Кевин Хейнлайн, доцент-исследователь Стюардской обсерватории.
 
Коричневые карлики излучают большую часть своего света в инфракрасном диапазоне, на распознавании которого специализируется JWST. Но коричневые карлики по-прежнему трудно обнаружить даже могучему JWST. 21 новый коричневый карлик был обнаружен в данных двух разных исследований, проведенных JWST, которые не были сосредоточены на коричневых карликах: JADES и CEERS.
 
JADES — это расширенное глубокое внегалактическое исследование JWST, а CEERS — научное исследование ранней стадии космической эволюции. Оба исследования сосредоточены на далеких древних галактиках, что является одной из основных научных целей JWST. Новые коричневые карлики были скрыты во всех их данных.
 
Эти результаты важны из-за местоположения коричневых карликов. Большинство известных нам коричневых карликов находятся в окрестностях нашей звезды, потому что именно там их легче всего увидеть. Но это проблема, потому что, когда астрономы хотят что-то изучить, им нужна хорошая репрезентативная выборка. Они не могут сделать каких-либо надежных выводов на основе выборки, взятой из одного региона галактики.
 
«Очень важно расширить эти образцы, поскольку звезды коричневых карликов на таких расстояниях помогают нам понять историю звездообразования в Млечном Пути», — пишут авторы. Большинство из 21 недавно открытого коричневого карлика находятся в толстом диске и гало Млечного Пути. Они находятся между 0,1–4,2 кпк, на расстоянии от 360 до 13 700 световых лет от нас.
 
Некоторые результаты этого исследования показывают, как много нам еще предстоит узнать о коричневых карликах. Наш недостаток знаний не должен вызывать удивления. Впервые о существовании коричневых карликов было высказано в 1960-х годах, но первые однозначные открытия были сделаны только в середине 1990-х годов. Астрофизики все еще выясняют, где они вписываются.
 
Расположение некоторых коричневых карликов, особенно тех, что находятся в галактическом гало, противоречит тому, какую, по нашему мнению, форму принимают галактики. «Хотя большинство источников находятся в толстом диске, мы находим четыре источника, которые потенциально могут находиться в гало Млечного Пути», — пишут исследователи. «Эти источники плохо согласуются с шаблонными моделями галактик». Их атмосферные спектры также не очень хорошо согласуются с современными моделями.
 
Команда исследователей обнаружила этих коричневых карликов всего за первый год получения данных от JADES и CEERS. Так что в будущем они, скорее всего, найдут больше, тем более что эта работа показывает, как различные фильтры JWST позволяют обнаруживать коричневые карлики. Но настоящее веселье может начаться в будущем. «Эти источники предоставляют прекрасную возможность для последующих наблюдений с помощью целевой спектроскопии JWST NIRSpec, учитывая их положение в Млечном Пути», — объясняют авторы.
 
Лишь недавно исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, представило самые первые целевые наблюдения коричневого карлика с помощью JWST. Эти наблюдения дали некоторые результаты, противоречащие теории. «Этот источник бросил вызов теоретическим моделям, продемонстрировав важность увеличения количества этих источников, исследованных спектроскопически», — пишут авторы. Поэтому крайне важно изучить больше коричневых карликов с помощью инструментов NIRSpec и MIRI JWST.
 
Коричневые карлики по-прежнему остаются неуловимой целью. Они очень тусклые и имеют очень малую массу по сравнению со звездами главной последовательности. Некоторые из них могут быть в 80 раз массивнее Юпитера, хотя все они примерно того же радиуса, что и Юпитер. Это очень мало для звезды. Однако их поиск и более детальное изучение имеют решающее значение для понимания того, как формируются звезды и планеты. К счастью, астрономы собираются найти еще больше таких объектов и начнут заполнять пробелы в своих знаниях.
 
Эти 21 коричневый карлик были обнаружены в ходе внегалактических исследований. Эти исследования предназначены для обнаружения объектов за пределами Млечного Пути и предотвращения звездного загрязнения. Это привело нас к счастливой случайности.
 
«Хотя внегалактические глубокие поля предназначены для того, чтобы указывать за пределы плоскости нашей галактики, чтобы минимизировать звездное загрязнение, использование глубоких наблюдений JWST для сбора этих источников имеет последствия для популяции объектов за пределами толстого диска, которые могут быть одними из самых металлических. — бедные и самые старые звезды при таких температурах в галактике», — говорится в статье.
 
Вокруг коричневых карликов существует множество вопросов без ответов. Когда она формируется, она формируется в диске, как и любая другая звезда. Разумно предположить, что планеты формируются в диске так же, как и вокруг других звезд. Но диск коричневого карлика имеет гораздо меньшую массу, чем диск других звезд, а также гораздо меньший радиус. Это должно способствовать образованию планет земной группы, таких как Земля, а не газовых гигантов. Но только наблюдения могут сделать вывод, так ли это.
 
Коричневые карлики не являются ни звездами, ни планетами, и их эволюция могла быть очень странной. Астрофизики считают, что по мере того, как коричневый карлик остывает, примерно через 100–500 миллионов лет после образования, в его атмосфере происходят странные вещи. Возможно, могли образоваться пылевые облака кварца и других минералов.
 
Это открытие может стать предстоящим избытком обнаружений коричневых карликов. По некоторым оценкам, в Млечном Пути насчитывается от 25 до 100 миллиардов коричневых карликов. Мы только начинаем завершать учет коричневых карликов, и по мере того, как астрономы обнаруживают их все больше и больше и подвергают изучению, мы поймем, какое место они занимают в природе.
 
«Мы ожидаем, что большое количество кандидатов в коричневые карлики, обнаруженное в течение следующих нескольких лет, прольет свет на историю формирования звезд и планет в нашей галактике», - отметили исследователи.