Почти 30 лет назад ученые обнаружили коричневый карлик Gliese 229b. С момента открытия исследователи написали о нем сотни статей, что делает этот объект одним из самых хорошо изученных в своем классе. Международная команда астрономов еще раз исследовала коричневый карлик и выяснила, что на самом деле он не тот, кем кажется.
Парные карлики Gliese 229ba и Gliese 229bb в представлении художника / © Caltech/IPAC, K. Miller, R. Hurt
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.
Комментарии
"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)"
С учётом контекста, то что в скобках неверно и даже вводит читателя в заблуждение, ведь один из краеугольных камней для коричневых карликов это то, что они светят НЕ за счёт ядерных реакций!
Да, ядерные реакции происходят, и интенсивно, но только в первые 200-300 миллионов лет (или 50-100, зависит от модели образования: hot start или cold start) для лёгких коричневых карликов и 30-50 млн. лет для средних. А 70 масс это очень тяжёлый, сверхтяжёлый коричневый карлик, у таких весь дейтерий выгорает за 5-10 млн. лет, ещё практически на этапе аккреции. Gliese229b намного, намного старше, никакого горения дейтерия в нём не происходит! Горение же лития не вносит большого вклада в светимость, кривая охлаждения почти не отличается: с литием и без лития.
Так что да, недостаток светимости был, и значительный, но не из-за того что карлик должен светить от ядерных реакций, а из-за того что массивный карлик имеет ≈ тот же диаметр и площадь поверхности, что и лёгкий карлик, а массы в нём несколько раз больше. Мощность излучения (при заданной температуре) та же, а "запасы тепла", заключённые в массе нагретого вещества - больше, вот и охлаждается он медленнее (+ механизм Кельвина-Гельмгольца даёт больше тепла, если g больше, что ещё сильней задерживает охлаждение).
Ещё раз, ядерные реакции ни при чём, я бы написал так: "(чем массивнее карлик, тем медленнее он остывает; согласно моделям, наблюдаемая светимость Gliese229b соответствовала массе около 40-45 масс Юпитера)"