Орбиты помогли разграничить коричневые карлики и теплые юпитеры

Чем обширнее становятся теоретические знания и технические возможности ученых, тем больше открытий они совершают. Казалось бы, уже все объекты космоса известны и необходимо только объяснить их особенности. Однако Вселенная каждый раз при возникновении такой мысли у астрофизиков преподносит им очередной сюрприз. Часто, впрочем, такие новшества бывают предсказаны теоретически. В число подобных объектов входят коричневые карлики. До 1995 года они существовали только «на кончике пера».

Невидимые странники

Эти интересные объекты отличаются еще несколькими примечательными характеристиками. Они представляют собой блуждающие звезды, не связанные с какой-либо галактикой. Теоретически подобные космические тела могут бороздить просторы космоса на протяжении многих миллионов лет. Однако одно из самых их значительных свойств — практически полное отсутствие излучения. Заметить такой объект без использования специальной аппаратуры невозможно. Подходящего оборудования у астрофизиков не было на протяжении достаточно длительного периода.

Первые открытия

Наиболее сильное излучение коричневых карликов приходится на инфракрасную спектральную область. Поиски таких следов увенчались успехом в 1995 году, когда был открыт первый подобный объект, Тейде 1. Он относится к спектральному классу М8 и располагается в скоплении Плеяд. В этом же году на расстоянии 20 световых лет от Солнца была обнаружена еще одна такая звезда, Gliese 229B. Она вращается вокруг красного карлика Gliese 229А. Открытия начали следовать одно за другим. На сегодняшний день известно более сотни коричневых карликов.

Открыта звезда «комнатной» температуры

Автор Ирина Шлионская

17.03.2011 07:00

Наука » Экология » Космос

Мы привыкли воспринимать звезды как горячие объекты. Однако недавнее открытие астрономов из Университета штата Пенсильвания показало, что нет правил без исключений. Оказалось, что звезда WD 0806-661 B, относящаяся к классу коричневых карликов и находящаяся на расстоянии 63 световых лет от Земли, имеет температуру всего 30 градусов по Цельсию!

4 поделились

Фото: AP

Ученым удалось зафиксировать свечение этого космического объекта при помощи инфракрасного телескопа «Спитцер». Вновь открытая звезда, вращающаяся вокруг белого карлика, в семь раз массивнее Юпитера, что позволяет классифицировать ее как планету.

Парадокс в том, что до этого класс коричневых карликов, к которому принадлежит WD 0806-661 B, традиционно относили к «горячим» звездам. Температура этих объектов обычно столь высока, что если бы астронавты захотели приблизиться к ним, они бы просто «изжарились».

Коричневыми, или бурыми, карликами называют субзвездные объекты, масса которых находится в диапазоне 0,012-0,0767 массы Солнца, или от 13 до 75-80 масс Юпитера. Они формируются из разрушающихся газовых облаков.

Гипотеза о существовании плотных звездоподобных тел относительно небольшой массы была выдвинута в начале 60-х годов прошлого столетия. Как предполагали астрофизики, коричневые карлики во многом похожи на обычные звезды, но обнаружить их довольно сложно, так как они практически не испускают видимого свечения, и их излучение можно наблюдать только в инфракрасном диапазоне.

Способ отличия от легких звезд

Светило с небольшой массой — еще один объект, от которого бывает непросто отличить коричневый карлик. Что такое звезда? Это термоядерный котел, где постепенно сгорают все легкие элементы. Один из них — литий. С одной стороны, в недрах большинства звезд он достаточно быстро заканчивается. С другой — для реакции с его участием требуется сравнительно низкая температура. Получается, что объект с литиевыми линиями в спектре, вероятно, принадлежит к классу коричневых карликов. У этого метода есть свои ограничения. Литий часто присутствует в спектре молодых звезд. Кроме того, коричневые карлики могут за период в полмиллиарда лет исчерпать все запасы этого элемента.

Отличительным признаком может быть и метан. На заключительных этапах жизненного цикла коричневый карлик — звезда, температура которой позволяет накопить внушительное его количество. Другие светила не могут остыть до такого состояния.

Для различия коричневых карликов и звезд измеряют и их яркость. Светила тускнеют в конце своего существования. Карлики остывают всю «жизнь». На завершающих этапах они становятся настолько темными, что перепутать их со звездами невозможно.

Молодой коричневый карлик. Сирота с невероятным магнетизмом.

Всего в двадцати световых годах от Земли учёные обнаружили планету-сироту. Астрономы и раньше находили в космосе подобные объекты, но это первый раз, когда небесное тело планетарной массы замечено за пределами Солнечной системы с помощью радиотелескопа. По правде говоря, там целых 27 телескопов, объединённых в Сверхбольшую антенную решётку (VLA), но сути дела это не меняет.

Что такое «планета-сирота», спросите вы? У этих небесных тел много названий — планемо, планета-странник, межзвёздная планета, свободно плавающая планета, свободнолетящая планета, квазипланета, одиночная планета, но в сущности это всего лишь планета, у которой нет звезды. Отбиться от родительской опеки такой объект может несколькими способами. Иногда его выдергивает из системы, состоящей из одной или нескольких звёзд, гравитация другого светила, пролетевшего поблизости. Также возможен вариант, когда он выбрасывается в открытый космос в состоянии протопланеты, то есть на самых ранних стадиях образования солнечной системы.

Согласно исследованию, результаты которого опубликованы в 2017 году, в нашей галактике огромное количество планет-сирот — в среднем одна на каждые четыре звезды. Многие из них, по всей видимости, являются газовыми гигантами, причём некоторые настолько велики, что их масса лишь немного не дотягивает до массы самых маленьких звёзд. Этого небольшого дефицита достаточно для того, чтобы здесь не началась спонтанная реакция ядерного синтеза. Астрономы называют их «коричневыми карликами» и относят к классу субзвёздных объектов.

Многие такие объекты продолжают сжиматься под воздействием собственной массы, и это объясняет, почему они выделяют собственное тепло. Согласно журналу «The Astrophysical Journal», масса планеты, о которой мы говорим сегодня, генерирует довольно приличное давлени, в связи с чем температура на поверхности планеты достигает 825°C.

А Вы смотрели: Есть ли жизнь на планетах системы TRAPPIST-1? (видео)

SIMP J01365663+0933473, именно так называется эта сирота, обнаружена с помощью VLA в 2020 году, причём одновременно с четырьмя другими подобными объектами. Сначала считалось, что она массивная и старая, но в результате отдельного исследования выяснился примечательный факт. Оказалось, что это очень молодой по космическим меркам объект – ему всего 200 миллионов лет, в то время как обычный возраст небесных тел составляет несколько миллиардов. И он сильно уступает в размерах другим коричневым карликам. Его масса в 12,7 раза больше массы Юпитера, но этого достаточно лишь для того, чтобы оказаться на самой границе между газовым гигантом и коричневым карликом.

Недостаток массы сирота вполне компенсирует сногсшибательным магнитным полем. Земля является обладательницей этой весьма полезной для неё «подушки безопасности» благодаря турбулентности и конвекции внутри богатого железом и жидкого внешнего ядра. Магнитное поле Юпитера в 20 000 раз сильнее земного. Здесь нет жидкого железа, зато есть огромное количество водорода и гигантское давление, превращающее то, что у нас известно в виде газа, в металл.

Исследование, проведенное Калифорнийским технологическим институтом, показало, что магнитное поле SIMP J01365663+0933473 в 200 раз сильнее, чем у Юпитера. Оно, по всей видимости, генерируется движением заряженных частиц во внутренних слоях планеты, то есть по тому же принципу, что у нашего Солнца.

Как и другие коричневые карлики, не имеющие звезды, наша сегодняшняя сирота выдаёт мощную авроральную радиосигнатуру, благодаря которой она, собственно, и была обнаружена. Полярные сияния, независимо от того, где они находятся, требуют для своего образования не только магнитного поля, но и солнечного ветра – потока заряженных частиц. В этой связи непонятно, почему коричневые карлики генерируют собственные полярные сияния. Предполагается, что тут определённую роль может играть межзвездный газ. Также возможно, что необходимый поток частиц дают небесные тела, вращающиеся вокруг них, как это происходит, допустим, в случае с Юпитером и его спутником Ио. В любом случае, это одна из тех загадок, которые учёным только предстоит разрешить. Чем они, в принципе, и занимаются по роду своей деятельности.

Поделиться ссылкой:

Класс Т

Т-карлики характеризуются наличием в ближнем инфракрасном диапазоне полос метана. Аналогичные свойства ранее были обнаружены только у газовых гигантов Солнечной системы, а также спутника Сатурна Титана. На смену гидридам FeH и CrH, характерным для L-карликов, в Т-классе приходят щелочные металлы, такие как натрий и калий.

По предположениям ученых подобные объекты должны обладать сравнительно малой массой — не больше 70 масс Юпитера. Коричневые Т-карлики по многим параметрам схожи с газовыми гигантами. Характерная для них температура поверхности изменяется в диапазоне от 700 до 1300 К. Если когда-то в объектив камеры попадут такие коричневые карлики, фото будет демонстрировать объекты розовато-синего цвета. Такой эффект связан с влиянием спектров натрия и калия, а также молекулярных соединений.

Коричневый карлик — плевок юной звезды

Коричневые карлики занимают промежуточное положение между звездами и планетами – для планеты они слишком массивны, а для звезды слишком холодны. Астрофизики задались вопросом, откуда взялся столь странный объект.

Совместные усилия физиков Шантану Басу из университета Западного Онтарио и Эдуарда Воробьёва из Венского университета, Австрия, а также исследователей из Российского федерального южного университета пытаются дать ответ на очередную загадку космоса. По мнению ученых, коричневые карлики – это остатки массы, вытолкнутой из протозвёздного диска во время его формирования, сообщает портал Astronews.

Басу и Воробьев построили модель развития протозвёздных дисков из облаков газа и пыли, и выяснили, что диски легко могли избавляться от части массы, сохраняя способность к сформировать полноценную звезду. Выброшенные плевки материи уплотнялись, превращаясь в массивное тело, плотность которого, однако, была недостаточна для термоядерной реакции, но слишком велика, чтобы гравитационная сила затащила его на орбиту какой-либо звезды в качестве планеты. Так, по мнению астрофизиков, и возникают коричневые карлики.

• Российский профессор пообещал ликвидацию «кошмарящей» жителей Донбасса Украине
• Капиталистическая образованщина
• Мосметодцентр представил новые образовательные активности
• Что мы знаем о биографии Наили Аскер-заде
• Просто продолжать жить
• В России выявили 6406 новых случаев заражения COVID-19
• Елена Малышева заявила, что Нью-Йорк «парализован страхом» из-за пандемии COVID-19
• Жорес Алфёров как напоминание
• Стране нужны живые Герои
• Учёные определили новые причины старения
• В реке найдено тело пропавшего в Башкирии 5-летнего мальчика
• Пьер Дюкан: Люди нуждаются в пищевой философии
• США на пороге грандиозной монетарной трансформации
• Судьбой начертано – спасать

Станьте членом КЛАНА и каждый вторник вы будете получать свежий номер «Аргументы Недели», со скидкой более чем 70%, вместе с эксклюзивными материалами, не вошедшими в полосы газеты. Получите премиум доступ к библиотеке интереснейших и популярных книг, а также архиву более чем 700 вышедших номеров БЕСПЛАТНО. В дополнение у вас появится возможность целый год пользоваться бесплатными юридическими консультациями наших экспертов.

• Введите свой электронный адрес, после чего выберите любой удобный способ оплаты годовой подписки

Или

• Отсканируйте QR. В открывшемся приложении Сбербанк Онлайн введите стоимость подписки год (490 рублей). После чего вышлите код подтверждения на почту

Оставайтесь с нами. Добавьте нас в Ваши источники и подпишитесь на наши соцсети.

Яндекс Новости Google News МирТесен Яндекс Дзен Twitter Telegram Вконтакте Одноклассники Facebook Instagram

Класс Y

Последний спектральный класс долгое время существовал лишь в теории. Температура поверхности подобных объектов должна быть ниже 700 К, то есть 400 ºС. В видимом диапазоне не обнаруживаются такие коричневые карлики (фото сделать не получится совсем).

Однако в 2011 году американские астрофизики объявили об открытии нескольких подобных холодных объектов с температурой от 300 до 500 К. Один из них, WISE 1541-2250, находится на расстоянии 13,7 световых лет от Солнца. Другой, WISE J1828+2650, характеризуется температурой поверхности в 25 ºС.

коричневый карлик

Коричневый карлик – это астрономический объект, являющийся чем-то средним между планетой и звездой. Масса коричневых карликов обычно меньше 0,075 массы Солнца, или примерно 75-ти масс Юпитера. (Эта максимальная масса немного выше для звёзд, содержащих меньшие количества тяжёлых элементов, чем Солнце.) Многие астрономы проводят границу между коричневыми карликами и планетами примерно по массе, равной 13 юпитерианским массам. Разница между коричневыми карликами и звёздами состоит в том, что в отличие от звёзд коричневые карлики не могут достигнуть уровня стабильной светимости через осуществление термоядерного синтеза обычного водорода. Как звёзды, так и коричневые карлики производят энергию путём синтеза дейтерия (редкого изотопа водорода) в первые несколько миллионов лет своей жизни. Затем ядра звёзд продолжают сжиматься и разогреваться, по мере того как звёзды синтезируют водород. Однако коричневые карлики избегают дальнейшего сжатия, так как их ядра достаточно плотные, чтобы поддерживать своё существование за счёт давления вырождения электронов. Эти коричневые карлики с массами свыше 60 юпитерианских масс начинают синтезировать водород, но затем они стабилизируются и синтез прекращается.

Цвет коричневых карликов на самом деле не коричневый, а, скорее, от тёмно-красного до пурпурного, в зависимости от их температуры. Объекты с температурами ниже примерно 2200 К содержат в своих атмосферах зёрна минералов. Поверхностные температуры коричневых карликов зависят как от их массы, так и от их возраста. Самые массивные и молодые коричневые карлики разогреваются аж до 2800 К, перекрываясь своим температурным диапазоном со звёздами очень малой массы, или красными карликами. (Для сравнения, температура поверхности Солнца достигает 5800 К.) Все коричневые карлики в конце концов охлаждаются ниже минимальной температуры для звёзд главной последовательности в 1800 К. Самые старые и маленькие могут остыть даже до 300 К.

Коричневые карлики впервые были упомянуты в 1963 г. индийским астрономом Шивом Кумаром, который называл их «чёрными карликами». Американский астроном Джилл Тартер предложил название «коричневый карлик» в 1975 г.; хотя коричневые карлики совсем не коричневые, название прижилось, потому что считалось, что в этих объектах содержится большое количество пыли, и более подходящее название «красный карлик» уже описывало другой тип звёзд.

Поиски коричневых карликов в 1980-е и 1990-е гг. привели к обнаружению нескольких кандидатов; однако ни один из них не был подтверждён как коричневый карлик. Для того чтобы отличить коричневые карлики от звёзд такой же температуры, нужно проверить наличие в их спектре линии лития (который звёзды разрушают, когда переходят к синтезу водорода). Или же можно поискать более тусклые объекты, с температурой ниже, чем у звёзд. В 1995 г. оба метода принесли свои плоды. Астрономы из Калифорнийского университета, Беркли, обнаружили присутствие лития в одном из объектов Плеяд, но этот результат был принят научной общественностью не сразу. Этот объект, тем не менее, впоследствии был подтверждён как первый найденный коричневый карлик.

Астрономы из Паломарской обсерватории и Университета Джона Хопкинса обнаружили компаньона звезды малой массы, обозначенного ими как Глизе 229B. Присутствие линий метана в его спектре показало, что его поверхностные температуры не превышают 1200 К. Крайне низкая светимость возможного коричневого карлика, а также возраст его звёздного компаньона указали на то, что масса объекта составляет около 50 масс Юпитера. Поэтому Глизе 229 B стал первым объектом, признанным большинством учёных как коричневый карлик.

Инфракрасные обзоры неба и другие техники в настоящее время позволили обнаружить сотни коричневых карликов. Некоторые из них являются компаньонами звёзд, другие входят в состав двойных систем из коричневых карликов; многие являются изолированными объектами. Предполагается, что они формируются почти так же, как и звёзды, и что число коричневых карликов во Вселенной может составлять от 1 до 10% от числа звёзд.