Ілюстрація художника двійкові пари коричневого карлика. Натисніть, щоб збільшити
Одне з найскладніших завдань для астрономів - з’ясувати, наскільки масивні віддалені об’єкти. Космічний телескоп Хаббл допоміг астрономам виміряти масу бінарної пари бурих карликів - зірваних зірок - коли вони орбітують один з одним. Один гном у 55 разів перевищує масу Юпітера, а інший - у 35 разів більший за масу. Кожен повинен був бути в 80 разів більшим за масу Юпітера, перш ніж мати достатню масу, щоб розпалити реакцію синтезу.
Вперше астрономам вдалося зважити двійкову пару коричневих карликів і точно виміряти їх діаметр. Такі види точних вимірювань неможливі при спостереженні за одним коричневим карликом.
Оскільки їх орбіти нахилені до краю Землі, гноми проходять навпроти один одного, створюючи затемнення. Це перший відкритий коричневий карлик-затьмарений двійник, що коли-небудь виявлений. Пара пропонує незвичайну можливість для точного визначення мас і діаметрів карликів, надання вирішальних тестів теоретичних моделей.
Коричневий карлик - це трохи зрозумілий проміжний клас небесного об'єкта, який занадто малий, щоб підтримувати реакції синтезу водню, як ті, що живлять наше Сонце. Однак бурі карлики в десятки разів масивніші, ніж найбільша планета Сонячної системи - Юпітер, і тому вони занадто великі, щоб бути планетою.
Про відкриття парних бурих карликів та про критичні вимірювання сьогодні повідомляє у науковому журналі Nature команда астрономів: Джефф Валенті з Науково-дослідного інституту космічного телескопа (STScI), Роберт Матьє з Університету Вісконсіна-Медісон та Кейван Стассун університету Вандербільта.
Один гном у 55 разів перевищує масу Юпітера; інший - у 35 разів більше, ніж Юпітер (з 10-відсотковою помилкою). Щоб визнатись зіркою і спалити водень за допомогою ядерного синтезу, гномам довелося б бути в 80 разів масивнішим, ніж Юпітер. Для порівняння, Сонце в 1000 разів масивніше, ніж Юпітер.
Астрономи з подивом виявляють, що більш масивний коричневий гном - прохолодніше пари, всупереч усім прогнозам щодо коричневих карликів того ж віку. Або вони не мають одного віку, і можуть бути захоплені тілами, або теоретичні моделі неправильні, кажуть дослідники.
Пара бурого карлика обертається один до одного настільки близько, що вони виглядають як єдиний об'єкт, коли дивитися з Землі. Оскільки їх орбіта бігової доріжки є крайовою, два об'єкти періодично проходять навпроти один одного, або затемнюються. Ці затемнення викликають регулярні занурення яскравості комбінованого світла, що виходить від обох об'єктів. Точним терміном цих окупацій астрономи змогли визначити орбіти двох об'єктів. За допомогою цієї інформації астрономи використовували закони руху Ньютона для обчислення маси двох карликів.
Крім того, астрономи розраховували розмір двох карликів, вимірюючи тривалість занурень у їх світловій кривій. Оскільки вони такі молоді, карлики надзвичайно великі за своєю масою: приблизно такого ж діаметра, як і Сонце. Тому що пара розташована в туманності Оріона, яка знаходиться поблизу зоряного розплідника із зірками менше 10 мільйонів років.
Аналіз світла, що надходить від карликової пари, свідчить про те, що гноми мають червонувату форму. Поточні моделі також передбачають, що у коричневих карликів повинна бути погода - хмарні смуги і плями, схожі на видимі на Юпітера та Сатурна.
Вимірюючи коливання спектру світла, що надходить від пари, астрономи також визначали температуру поверхні карликів. Теорія передбачає, що більш масивний член пари бурих карликів повинен мати більш високу температуру поверхні. Але вони виявили навпаки. Найважча з них має температуру 4310 градусів за Фаренгейтом (2650 градусів Кельвіна), а менша - 4,562 градуси F (2790 градусів К). Вони порівнюють із температурою поверхні Сонця 9 980 градусів F (5800 градусів К).
"Одне з можливих пояснень - два об'єкти різного походження та віку", - говорить Стассун. Якщо це так, то він підтримує один із результатів останніх зусиль для моделювання процесу утворення зірок. Ці імітації передбачають, що бурі карлики створені так близько один до одного, що вони, ймовірно, можуть порушити формування один одного.
Нові спостереження підтверджують теоретичне передбачення, що коричневі карлики починають бути об'єктами розміру зірки, але з віком зменшуються та охолоджуються та набувають все більше розмірів планети. До цього часу єдиний коричневий карлик, масу якого безпосередньо вимірювали, був набагато старшим і тьмянішим.
Багато астрономів вважають, що коричневі карлики насправді можуть бути найпоширенішим продуктом процесу зоряного утворення. Отже, інформація про бурих карликів може дати цінну нову думку про динамічні процеси, які створюють зірки з руйнуються басейнів міжзоряного пилу та газу.
Оскільки старі коричневі карлики менші та тьмяніші, ніж справжні зірки, лише в останні роки вдосконалення технології телескопа дозволили астрономам каталогізувати сотні слабких об’єктів, які, на їхню думку, можуть бути коричневими карликами. Але щоб виділити коричневих карликів з інших типів слабких предметів, їм потрібен спосіб оцінити їх масу, адже маса - це доля для зірок та зіркоподібних об’єктів.
Існування коричневих карликів було вперше запропоновано у 1980-х роках, але лише в 2000 році коричневого гнома було виявлено однозначно. У той час як бурі карлики були гіпотетичними об'єктами, астрономи відрізняли їх від планет за способом їх формування. Коричневі карлики та зірки утворюються однаково, із хмар, що руйнується міжзоряного пилу та газу. Планети побудовані з дисків пилу і газу, які оточують утворюючі зірки. Як тільки астрономи виявили першого кандидата коричневого гнома, вони зрозуміли, що гномів дуже важко відрізнити від планет, особливо коли вони мають зоряних супутників. Тож зростаюча група астрономів надає перевагу визначенню коричневих карликів як об'єктів у 13-80 разів масивніших, ніж Юпітер.
Дослідники здійснили спостереження за допомогою двох наборів телескопів, розташованих у чилійських Андах, приблизно в 100 милях на північ від Сантьяго: Малій та помірній системі дослідження телескопа діафрагми (SMARTS), керованою консорціумом, що включає Науковий інститут космічного телескопа та Університет Вандербільта, та Міжнародна обсерваторія Близнюків, що функціонує Національним науковим фондом.
Оригінальне джерело: Новини Хаббла
