Как появился странный объект “Несчастный случай”
Коричневые карлики – не совсем звезды и не совсем планеты, и новое исследование предполагает, что в нашей галактике их может быть больше, чем думали ученые ранее.
Эта мозаика показывает все небо, полученное с помощью Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Инфракрасный свет относится к длинам волн, которые длиннее, чем видимые человеческим глазом. Многие космические объекты излучают инфракрасное излучение, в том числе газовые и пылевые облака, в которых образуются звезды, и коричневые карлики. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе.
Хотя они образуются как звезды, эти объекты не обладают достаточной массой, чтобы запустить ядерный синтез – процесс, который заставляет звезды сиять. И хотя коричневые карлики иногда не поддаются описанию, астрономы хорошо разбираются в их общих характеристиках. Или они это сделали, пока не нашли этого.
Авария получила свое название после того, как была обнаружена по счастливой случайности. Он пропустил обычные поиски, потому что не похож ни на одного из немногих более 2000 коричневых карликов, которые были обнаружены в нашей галактике до сих пор.
С возрастом коричневые карлики остывают, и их яркость в разных длинах волн меняется. Это похоже на то, как некоторые металлы при нагревании меняют цвет от ярко-белого до темно-красного при охлаждении. Авария сбила ученых с толку, потому что она была слабой в некоторых ключевых длинах волн, предполагая, что она была очень холодной (и старой), но яркой в других, что указывало на более высокую температуру.
«Этот объект превзошел все наши ожидания», – сказал Дэви Киркпатрик, астрофизик из IPAC в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, Калифорния. Он и его соавторы утверждают в своем новом исследовании, появилось в Письма в астрофизический журнал, что возраст Аварии может составлять от 10 до 13 миллиардов лет – по крайней мере, вдвое больше среднего возраста других известных коричневых карликов. Это означает, что она образовалась, когда наша галактика была намного моложе и имела другой химический состав. Если это так, то, вероятно, в наших галактических окрестностях скрывается гораздо больше этих древних коричневых карликов.
На иллюстрации этого художника изображен тусклый холодный коричневый карлик в космосе. Коричневые карлики образуются как звезды, но не обладают достаточной массой, чтобы зажечь ядерный синтез в их ядрах – процесс, который заставляет звезды гореть. В результате они имеют общие физические характеристики с массивными планетами, такими как Юпитер. Предоставлено: IPAC / Caltech.
Впервые авария была обнаружена исследователем широкоугольного инфракрасного обзора сближающихся с Землей объектов НАСА (NEOWISE), запущенным в 2009 году под названием WISE и управляемым Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Поскольку коричневые карлики – относительно холодные объекты, они излучают в основном инфракрасный свет или волны длиннее, чем может видеть человеческий глаз.
Чтобы выяснить, как «Авария» могла иметь такие, казалось бы, противоречивые свойства – одни предполагают, что она очень холодная, другие – намного теплее, – ученым потребовалось больше информации. Поэтому они наблюдали его в дополнительных инфракрасных длинах волн с помощью наземного телескопа в обсерватории WM Keck на Гавайях. Но коричневый карлик казался настолько слабым в этих длинах волн, что они вообще не могли его обнаружить, очевидно, подтверждая их предположение, что он был очень холодным.
Следующая задача заключалась в том, чтобы определить, возникла ли тусклость из-за того, что Авария оказалась дальше от Земли, чем ожидалось. Но это было не так, согласно точным измерениям расстояний космическими телескопами НАСА Хаббл и Спитцер. Определив расстояние до объекта – около 50 световых лет от Земли – команда поняла, что он движется быстро – около полумиллиона миль в час (800 000 км / ч). Это намного быстрее, чем все другие коричневые карлики, которые, как известно, находятся на таком расстоянии от Земли, что означает, что он, вероятно, летал по галактике в течение долгого времени, встречая массивные объекты, которые ускоряют его за счет своей силы тяжести.
Имея массу свидетельств того, что Авария чрезвычайно древняя, исследователи предполагают, что ее странные свойства вовсе не странные и что они могут указывать на ее возраст.
Когда Млечный Путь сформировался около 13,6 миллиарда лет назад, он почти полностью состоял из водорода и гелия. Другие элементы, такие как углерод, образовались внутри звезд; когда самые массивные звезды взорвались как сверхновые, они разбросали элементы по всей галактике.
Метан, состоящий из водорода и углерода, обычен в большинстве коричневых карликов, температура которых близка к температуре Аварии. Но световой профиль The Accident показывает, что в нем очень мало метана. Как и все молекулы, метан поглощает световые волны определенной длины, поэтому богатый метаном коричневый карлик будет тусклым на этих длинах волн. Авария, напротив, ярка на тех длинах волн, которые могут указывать на низкий уровень метана.
Таким образом, световой профиль Аварии мог соответствовать профилю очень старого коричневого карлика, который сформировался, когда галактика была еще бедна углеродом; очень мало углерода при образовании означает очень мало метана в его атмосфере сегодня.
«Неудивительно найти коричневого карлика в таком старом возрасте, но неожиданно найти его у нас на заднем дворе», – сказал Федерико Марокко, астрофизик из IPAC в Калифорнийском технологическом институте, который руководил новыми наблюдениями с помощью телескопов Кека и Хаббла. «Мы ожидали, что такие старые коричневые карлики существуют, но мы также ожидали, что они будут невероятно редкими. Шанс найти один так близко к Солнечной системе может быть удачным совпадением, или он говорит нам, что они встречаются чаще, чем мы думали ».
Чтобы найти более древних коричневых карликов, таких как «Несчастный случай», исследователям, возможно, придется изменить способ поиска этих объектов.
Авария была обнаружена гражданским ученым Дэном Казелденом, который использовал созданную им онлайн-программу для поиска коричневых карликов в данных NEOWISE. Небо полно объектов, излучающих инфракрасный свет; в общем, кажется, что эти объекты остаются неподвижными в небе из-за большого расстояния от Земли. Но поскольку коричневые карлики настолько тусклые, они видны только тогда, когда они относительно близко к Земле, а это означает, что ученые могут наблюдать, как они движутся по небу в течение нескольких месяцев или лет. (NEOWISE составляет карту всего неба примерно раз в шесть месяцев.)
Программа Кейселдена попыталась удалить неподвижные инфракрасные объекты (например, далекие звезды) с карт NEOWISE и выделить движущиеся объекты, которые имели характеристики, аналогичные характеристикам известных коричневых карликов. Он смотрел на одного такого кандидата в коричневые карлики, когда заметил другой, гораздо более тусклый объект, быстро движущийся по экрану. Это оказался WISEA J153429.75-104303.3, который не был выделен, потому что он не соответствовал программному профилю коричневого карлика. Кейселден поймал его случайно.
«Это открытие говорит нам о том, что в составах коричневых карликов больше разнообразия, чем мы видели до сих пор», – сказал Киркпатрик. «Скорее всего, есть более странные, и нам нужно подумать о том, как их искать».
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
