Астрономы разгадали тайну самого известного коричневого карлика

В 1995 году с помощью телескопов, установленных в Паломарской обсерватории, ученые открыли объект, вращающийся на расстоянии 18 световых лет от Земли, вокруг небольшой и относительно холодной звезды — красного карлика Gliese 229. В атмосфере объекта астрономы нашли метан, который обычно встречается в атмосфере газовых гигантов, но не у звезд. Космический странник оказался почти в 70 раз тяжелее Юпитера. Тогда исследователи предположили, что обнаружили коричневый карлик, существование которых предсказывали еще в 60-х годах. Эти карлики — «зародыши», которым не хватило массы, чтобы стать настоящими звездами. Они легче светил, но тяжелее газовых гигантов вроде Юпитера.

Коричневый карлик получил обозначение Gliese 229b. Так как его масса превышала массу Юпитера почти в 70 раз, он должен был светить намного ярче (коричневые карлики могут поддерживать термоядерные реакции в своих недрах), чем регистрировали научные приборы. То есть оказался слишком тусклым для своей массы, чем озадачил многих ученых.

Тогда же специалисты предположили, что слабая яркость Gliese 229b — причина того, что коричневый карлик на самом деле двойной объект. Но серьезных исследований, которые бы подтвердили или опровергли эти доводы, до сегодняшнего дня ученые не проводили.

Международная команда астрономов под руководством Джерри Сюаня (Jerry Xuan) из Калифорнийского технологического института (США) проверила ранее выдвинутую гипотезу и опубликовала результаты своего исследования в журнале Nature.

Ученые выяснили, что Gliese 229b действительно представляет собой два объекта — пару коричневых карликов, которые расположены достаточно близко друг к другу и обращаются друг вокруг друга каждые 12 земных дней. Их масса примерно в 38 и 34 раза превышает массу Юпитера. Наблюдаемые уровни яркости пары соответствуют уровням яркости, характерным для двух небольших тусклых коричневых карликов с диапазоном измеренных масс.

Чтобы увидеть два объекта, команда астрономов использовала научные инструменты комплекса телескопов Very Large Telescope, объединенных в одну систему. Речь идет о телескопах, установленных в Паранальской обсерватории, принадлежащей Европейской южной обсерватории и построенной на горе Серро-Параналь в Чили.

Это прибор GRAVITY — интерферометр, объединяющий свет от четырех 8,2-метровых телескопов обсерватории для пространственного разделения космического тела на две части. И прибор CRIRES+ — инфракрасный спектрограф высокого разрешения для регистрации всего электромагнитного спектра.

С помощью последнего инструмента (эффекта Доплера) астрономы выяснили, что в один промежуток времени первое тело движется в направлении к наблюдателю, то есть к Земле, а второе — от него. В другой промежуток времени наблюдалась обратная картина, поскольку пара вращается друг вокруг друга.

Наблюдения проводили в течение пяти месяцев. Они показали, что дуэт коричневых карликов, который теперь называют Gliese 229ba и Gliese 229bb, вращается друг вокруг друга каждые 12 дней на расстоянии, в 16 раз превышающем расстояние между Землей и Луной. Вместе они обращаются вокруг красного карлика Gliese 229 каждые 250 лет.

Как возникают такого рода пары в космосе, пока остается загадкой. Согласно некоторым гипотезам, они, вероятно, образуются в вихревых структурах, которые окружают аккреционные диски звезды. Со временем диск распадается на два сегмента, в которых уже находятся коричневые карлики. Затем они встречаются и становятся гравитационно взаимосвязаны. Открытие команды Сюаня позволит ученым лучше понять, как именно формируются парные коричневые карлики.

Отметим, что пара Gliese 229ba и Gliese 229bb не единственная в своем роде. Такие объекты находили и раньше. Например, в 2023 году астрономы открыли два парных коричневых карлика, получивших обозначение LP 413-53ab. Они вращаются друг вокруг друга на расстоянии, которое в три раза больше дистанции от Земли до Луны.