Новорождённые звёзды окружены газопылевыми дисками, в которых зарождаются планеты. Эти диски называются протопланетными. В туманности Ориона самые яркие и массивные звёзды излучают интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое освещает протопланетные диски, позволяя фотографировать их с необычайной детализацией. Поразительные изображения этих протопланетных дисков, освещённых ультрафиолетом, называемых проплидами, были одним из первых крупных открытий космического телескопа «Хаббл» НАСА, сделанных несколько десятилетий назад.
В новом исследовании, проведённом международной группой учёных, в том числе астрономом из Университета штата Пенсильвания, с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» НАСА было обнаружено, что некоторые из проплид, изначально обнаруженных «Хабблом», окружают коричневые карлики — звёздные объекты, которые слишком малы и холодны, чтобы в них происходил синтез водорода. Новые результаты, полученные с помощью «Джеймса Уэбба», помогут астрономам лучше понять, как формируются коричневые карлики, как они связаны со звёздами и планетами и могут ли у них быть собственные планеты.
«Звёзды рождаются в массивных облаках газа и пыли в космосе, которые могут достигать нескольких световых лет в поперечнике и называются туманностями», — сказал Кевин Луман, профессор астрономии и астрофизики в Колледже науки Эберли при Университете штата Пенсильвания и руководитель исследовательской группы. «На протяжении десятилетий астрономы предполагали, что вскоре после того, как звезда формируется в туманности, планеты рождаются в диске из газа и пыли, окружающем новорождённую звезду, который называется протопланетным диском».
Вскоре после запуска в 1990 году космический телескоп «Хаббл» сделал одни из самых чётких прямых фотографий протопланетных дисков во время наблюдений за туманностью Ориона. Туманность Ориона содержит около 2000 новорождённых звёзд и является одной из ближайших к нашей Солнечной системе туманностей, в которой формируются звёзды. Она расположена на расстоянии 1300 световых лет.
«Некоторые объекты, рождённые в туманностях, таких как Орион, имеют слишком малую массу, чтобы подвергаться термоядерному синтезу водорода, поэтому они холодные и тусклые и не являются полноценными звёздами», — сказала Катарина Алвес де Оливейра, руководитель отдела научных операций Европейского космического агентства и лидер исследовательской группы. «Эти похожие на звёзды тела, в которых не происходит термоядерный синтез, известны как коричневые карлики. Вопрос в том, сможем ли мы найти проплиды вокруг коричневых карликов в Орионе?»
Вскоре после того, как в середине 1990-х годов были открыты коричневые карлики, астрономы начали задаваться вопросом, могут ли они также окружать себя протопланетными дисками. Некоторые из протопланетных дисков, обнаруженных «Хабблом» в 1990-х годах, казалось, окружали объекты, достаточно тусклые, чтобы быть коричневыми карликами, но у них не было измерений, необходимых для подтверждения того, что они имеют низкую температуру, характерную для коричневых карликов. Для таких измерений требовался более чувствительный инфракрасный телескоп.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» НАСА, запущенный в декабре 2021 года, является самым мощным инфракрасным телескопом на сегодняшний день, что делает его идеальным для измерения температуры тусклых объектов в туманности Ориона, которые могут быть коричневыми карликами, в том числе самых тусклых проплид, которые были сфотографированы «Хабблом» 30 лет назад.
Команда астрономов провела инфракрасную спектроскопию небольшой выборки кандидатов в коричневые карлики в созвездии Ориона с помощью инфракрасного спектрометра Уэбба. Эти данные подтвердили, что 20 объектов достаточно холодные, чтобы быть коричневыми карликами, наименьший из которых может иметь массу всего 0,5% от массы Солнца, или пять масс Юпитера.
Два дополнительных объекта близки к минимальной массе для термоядерного синтеза — 7,5% массы Солнца, — поэтому неясно, являются ли они маленькими звёздами или большими коричневыми карликами. В число новых коричневых карликов входят два тусклых проплида, обнаруженных «Хабблом» в 1990-х годах, что делает их двумя самыми холодными и наименее массивными проплидами из всех обнаруженных на сегодняшний день.
«Новые наблюдения Уэбба лишь поверхностно коснулись коричневых карликов в Орионе», — сказал Луман. «Туманность содержит несколько сотен тусклых объектов, которые могут быть коричневыми карликами и которые можно исследовать с помощью спектроскопии с помощью Уэбба. Будущие наблюдения Ориона с помощью Уэбба потенциально могут найти гораздо больше примеров проплид вокруг коричневых карликов и определить наименьшую массу, при которой существуют коричневые карлики. Эта информация поможет нам восполнить пробелы в наших знаниях о том, как формируются коричневые карлики и как они связаны со звёздами и планетами.
Источник: Университет штата Пенсильвания
На изображении:
Инфракрасное изображение центра туманности Ориона, полученное с помощью прибора NIRCam на космическом телескопе НАСА «Джеймс Уэбб». На вставках показаны увеличенные изображения двух слабых проплид, полученные космическим телескопом «Хаббл» в оптическом диапазоне и «Джеймсом Уэббом» в инфракрасном диапазоне. Для каждой проплиды на оптическом изображении виден небольшой протопланетный диск, окружённый ярким ионизирующим фронтом, который образуется под воздействием интенсивного ультрафиолетового излучения самых массивных звёзд. Коричневый карлик в центре каждого диска обнаружен на инфракрасном снимке, сделанном «Уэббом». Спектроскопия, проведённая с помощью прибора NIRSpec на «Уэббе», подтвердила, что эти объекты являются коричневыми карликами, исходя из их низкой температуры.
Фото: NASA/ESA/CSA, Марк МакКогрин/ESA, Массимо Робберто/STScI/JHU, Кевин Луман/Университет штата Пенсильвания, Катарина Алвес де Оливейра/ESA.
Дополнительные материалы
