Астрономы обнаружили шесть новых миров-изгоев, которые выглядят как планеты, но сформировались как звезды. Эти объекты хотя и крупнее планет-гигантов, но недостаточно массивны, чтобы сиять как настоящие звезды. Интересно, что один из обнаруженных миров — самый маленький из шести, — возможно, даже находится на этапе формирования собственной планетной системы.
Звездное скопление в отражательной туманности NGC 1333. Мозаика, составленная из нескольких снимков, которые получил телескоп «Джеймс Уэбб» / © ESA, Webb, NASA & CSA, A. Scholz
Коричневые карлики, или несостоявшиеся звезды — субзвездные объекты, которые имеют общие характеристики как с планетами, так и со звездами. Предполагается, что их порождают те же процессы, что и звезды, то есть они появляются в результате коллапса низкотемпературного облака газа и пыли. Однако массы недостаточно, чтобы в их недрах запустились полноценные реакции синтеза с участием водорода. Правда, иногда внутри них все же могут протекать термоядерные реакции с участием ядер дейтерия и лития, но мощность этих реакций слишком слаба. Поэтому такие объекты не выходят на постоянную светимость, как звезды, а тускнеют и сжимаются.
Обычно масса коричневых карликов составляет от 10 до 90 масс Юпитера, но среди них встречаются и гораздо «легкие» космические тела. Например, в 2023 году астрономы обнаружили коричневый карлик — самый маленький из известных на сегодня. Его масса превышает массу Юпитера в четыре раза.
Группа американских астрономов под руководством Рэя Джаявардхана (Ray Jayawardhana) из Университета Джонса Хопкинса в своей статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv, рассказала об открытии шести необычных коричневых карликов, свободно парящих в космическом пространстве. Это, скорее всего, одни из самых маломассивных коричневых карликов-изгоев в истории астрономических наблюдений.
Ученые сделали открытия во время глубокого спектроскопического исследования молодого звездного скопления в отражательной туманности NGC 1333, которое расположено на расстоянии примерно 1000 световых лет от нас. Наблюдения проводили с помощью прибора NIRISS, установленного на космическом телескопе «Джеймс Уэбб». Инструмент позволяет формировать изображения в ближнем ИК-диапазоне, а также вести широкоугольную бесщелевую спектроскопию — одновременно получать спектры тысяч объектов по всему полю обзора.
Согласно полученным данным, шесть открытых объектов обладают массой от пяти до 15 масс Юпитера. По результатам наблюдений исследователи определили, что коричневые карлики составляют около 10 процентов от всех объектов в NGC 1333. Это значение намного больше, чем предсказывали модели звездообразования, поэтому, возможно, существуют дополнительные, пока неизвестные процессы, приводящие к образованию этих миров-изгоев.
Зачастую многие молодые звезды окружает пылевой диск, из которого потом рождаются планеты. Астрономы считают, что так появилась наша Солнечная система. Пыль поглощает обычный свет и переизлучает его в инфракрасной области спектра, которую регистрируют ИК-приборы космических телескопов. Вокруг самого маленького карлика-изгоя (массой в пять масс Юпитера), открытого командой Джаявардхана, обнаружили именно такой пылевой диск. «Джеймс Уэбб» зарегистрировал в направлении этого тела избыточное ИК-излучение.
По мнению авторов научной работы, этот коричневый карлик-изгой — самый маленький мир, когда-либо замеченный с пылевым диском. Вероятно, вокруг несостоявшейся звезды формируется уменьшенная версия планетной системы.
«Этот маленький коричневый карлик излучает в основном в инфракрасном диапазоне, в течение сотен миллионов лет он будет постепенно угасать. По мере угасания все планеты, которые успеют образоваться вокруг него, грубо говоря, замерзнут, а вся система потускнеет. Поэтому планетная система вокруг коричневого карлика не самое лучшее место для поисков внеземной жизни», — объяснил Джаявардхана.
Другой вопрос заключается в том, действительно ли найденные «Джеймсом Уэббом» миры — коричневые карлики, а не выброшенные из своих систем планеты-сироты. По мнению исследователей, в пользу первой версии говорит масса объектов, а также время.
Обычно планеты-сироты имеют массу, сопоставимую с массой Юпитера, более крупные тела встречаются крайне редко. Кроме того, ученые исследовали область звездообразования, в которой много молодых звезд. Поэтому маловероятно, что большинство светил в NGC 1333 способны породить столь крупные планеты, поскольку звезды там очень молодые: у них не было достаточно времени для формирования планет-гигантов и их последующего выброса из своих систем.
