Раскрытие тайны коричневых карликов

На иллюстрации этого художника изображены пять коричневых карликов, обнаруженных с помощью спутника TESS. Все эти объекты находятся на близких орбитах (как минимум в 3 раза ближе, чем Меркурий к Солнцу) вокруг своих гораздо более крупных родительских звезд. 

Так как же нам узнать, имеем ли мы дело с коричневым карликом или звездой с очень малой массой? Международная группа ученых под руководством ученых из Женевского университета (UNIGE) и Швейцарского национального центра компетенций в исследованиях (NCCR) PlanetS в сотрудничестве с Бернским университетом определила пять объектов, имеющих массу около границы, разделяющей звезды и звезды. коричневые карлики, которые могут помочь ученым понять природу этих загадочных объектов. Результаты можно посмотреть в журнале. Астрономия и астрофизика.

Подобно Юпитеру и другим газовым планетам-гигантам, звезды в основном состоят из водорода и гелия. Но в отличие от газовых планет, звезды настолько массивны, а их гравитационная сила настолько сильна, что атомы водорода сливаются, образуя гелий, высвобождая огромное количество энергии и света.

«Неудачные звезды»

С другой стороны, коричневые карлики недостаточно массивны, чтобы плавить водород, и поэтому не могут производить огромное количество света и тепла звезд. Вместо этого они объединяют относительно небольшие запасы более тяжелой атомарной версии водорода: дейтерия. Этот процесс менее эффективен, и свет от коричневых карликов намного слабее, чем от звезд. Вот почему ученые часто называют их «несостоявшимися звездами».

«Однако мы до сих пор не знаем точно, где находятся пределы массы коричневых карликов, пределы, которые позволяют отличить их от маломассивных звезд, которые могут сжигать водород в течение многих миллиардов лет, в то время как коричневый карлик будет иметь короткую стадию горения. а затем более холодная жизнь », — отмечает Нолан Гривс, исследователь отдела астрономии научного факультета UNIGE, член NCCR PlanetS и первый автор исследования. «Эти пределы меняются в зависимости от химического состава коричневого карлика, например, или способа его образования, а также его начального радиуса», — объясняет он.

Чтобы лучше понять, что это за загадочные объекты, нам нужно подробно изучить примеры. Но оказывается, что они довольно редки. «На данный момент мы точно охарактеризовали только около 30 коричневых карликов», — говорит исследователь из Женевы. По сравнению с сотнями планет, которые подробно известны астрономам, это очень мало. Тем более, если учесть, что их больший размер облегчает обнаружение коричневых карликов, чем планеты.

Новые кусочки пазла

Сегодня международная команда охарактеризовала пять спутников, которые изначально были идентифицированы с помощью транзитного спутника исследования экзопланет (TESS), как объекты интереса TESS (TOI) — TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 и TOI-1213. Их называют «спутниками», потому что они вращаются вокруг своих соответствующих звезд-хозяев. Они имеют периоды от 5 до 27 дней, их радиус от 0,81 до 1,66 раз больше, чем у Юпитера, и они в 77-98 раз массивнее. Это ставит их на границу между коричневыми карликами и звездами.

Таким образом, эти пять новых объектов содержат ценную информацию. «Каждое новое открытие открывает дополнительные сведения о природе коричневых карликов и дает нам лучшее понимание того, как они образуются и почему они так редки», — говорит Моника Лендл, исследователь из отдела астрономии UNIGE и член NCCR PlanetS.

Одна из улик, которые ученые обнаружили, чтобы показать, что эти объекты являются коричневыми карликами, — это связь между их размером и возрастом, как объяснил Франсуа Буши, профессор UNIGE и член NCCR PlanetS: «Коричневые карлики должны со временем уменьшаться в размерах по мере того, как они сжигают свои запасы дейтерия и остывают. Здесь мы обнаружили, что два самых старых объекта, TOI 148 и 746, имеют меньший радиус, а два младших спутника имеют больший радиус ».

Однако эти объекты настолько близки к пределу, что с таким же успехом могут быть очень маломассивными звездами, и астрономы до сих пор не уверены, являются ли они коричневыми карликами. «Даже с этими дополнительными объектами нам все еще не хватает цифр, чтобы сделать окончательные выводы о различиях между коричневыми карликами и маломассивными звездами. Чтобы узнать больше, необходимы дальнейшие исследования », — заключает Гривс.