Астрономы разгадали тайну коричневого карлика Глизе 229B. При своей массе он должен быть значительно ярче, чем есть. Оказывается, на самом деле это двойняшки, пара объектов, занимающих промежуточное положение между планетами и звездами.
Загадочный коричневый карлик
О первом известном коричневом карлике, Глизе 229B, написаны сотни работ с момента его открытия исследователями Калифорнийского технологического института в Паломарской обсерватории в 1995 году. Но насущная тайна по отношению к этому шару сохраняется: он слишком тусклый для своей массы.
Коричневые карлики легче звезд и тяжелее газовых гигантов, таких как Юпитер. И хотя астрономы измерили, что масса Глизе 229B примерно в 70 раз превышает массу этого газового гиганта, объект такого веса должен светить ярче, чем наблюдавшие телескопы.
Теперь международная команда астрономов под руководством Калифорнийского технологического института наконец-то разгадала эту тайну: коричневый карлик на самом деле является парой тесно сплоченных коричневых карликов, масса которых примерно в 38 и 34 раза превышает юпитерианскую, вращающихся вокруг друг друга каждые 12 дней. Наблюдаемые уровни яркости пары соответствуют ожидаемым для двух маленьких, тусклых коричневых карликов в этом диапазоне масс.
«Глизе 229B считалась образцовым коричневым карликом, — говорит Джерри В. Сюань, аспирант, работающий с Дмитрием Маветом, профессором астрономии Дэвида Моррисроу. — И теперь мы знаем, что все это время ошибались по поводу природы объекта. Он не один, а два. Мы просто не могли исследовать разделение на таком близком расстоянии до сих пор».
Разгадка природы Глизе 229B
Отдельное независимое исследование в The Astrophysical Journal Letters под руководством Сэма Уайтбука, аспиранта Калифорнийского технологического института, и Тима Брандта, ассоциированного астронома Научного института космических телескопов в Балтиморе, также пришло к выводу, что Глизе 229B является парой коричневых карликов.
Это открытие поднимает новые вопросы о том, как образуются такие тесные дуэты коричневых карликов, как этот, и предполагает, что подобные двойные коричневые карлики — или даже экзопланеты — могут ожидать своего открытия.
То, что Глизе 229B является бинарным, не только устраняет недавнее напряжение, наблюдавшееся между его массой и светимостью, но и значительно углубляет наше понимание коричневых карликов, находящихся на границе между звездами и гигантскими планетами.
Глизе 229B была открыта в 1995 году командой Калтеха, в которую входили Ребекка Оппенгеймер, в то время аспирантка Калтеха, Шри Кулкарни, профессор астрономии и планетологии Джорджа Эллери Хейла, Кит Мэтьюз, специалист по приборам Калтеха, и другие коллеги.
Астрономы использовали обсерваторию Паломар, чтобы обнаружить, что Глизе 229B имеет метан в своей атмосфере — явление, характерное для газовых гигантов, таких как Юпитер, но не для звезд. Это открытие стало первым подтвержденным обнаружением класса холодных звездообразных объектов, называемых коричневыми карликами — недостающего звена между планетами и звездами, теоретически существовавшего около 30 лет назад.
«Разделение» системы Глизе 229B
Спустя почти 30 лет после открытия и сотни наблюдений Глизе 229B все еще озадачивала астрономов своей неожиданной тусклостью. Ученые подозревали, что Gliese 229B могут быть двойняшками, но «чтобы в течение 30 лет оставаться незамеченными астрономами, эти два коричневых карлика должны были бы быть очень близко друг к другу», — говорит Сюань.
Чтобы разделить Глизе 229B на два объекта, команда использовала два разных инструмента, которые базируются на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории в Чили. Они использовали инструмент GRAVITY, интерферометр, объединяющий свет от четырех разных телескопов, для пространственного разделения тела на два объекта, а также инструмент CRIRES+ (криогенный инфракрасный эшелонированный спектрограф высокого разрешения) для обнаружения различных спектральных сигнатур от двух объектов.
Последний метод предполагал измерение движения (или допплеровского сдвига) молекул в атмосфере коричневых карликов, что указывало на то, что одно тело двигалось к нам, на Землю, а другое — от нас, и наоборот, когда они вращались по орбите друг друга.
Эти наблюдения, проводившиеся в течение пяти месяцев, показали, что дуэт коричневых карликов, теперь называемых Глизе 229Ba и Глизе 229Bb, вращаются друг вокруг друга каждые 12 дней с расстоянием, которое лишь в 16 раз превышает расстояние между Землей и Луной. Вместе они вращаются вокруг звезды М-карлика (меньше и краснее нашего Солнца) каждые 250 лет.
Загадки образования двойной системы коричневых карликов
Как возникла эта бурлящая пара космических тел, до сих пор остается загадкой. Некоторые теории утверждают, что пары коричневых карликов могли образоваться внутри вихревых дисков вещества, окружающих формируемую звезду. Диск распадается на два зародыша коричневых карликов, которые после близкого столкновения становятся гравитационно связанными. Работают ли эти же механизмы формирования для образования пар планет вокруг других звезд, еще предстоит выяснить.
В будущем команда хотела бы искать еще более близкие орбиты двойных коричневых карликов с помощью таких инструментов, как Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), разработанный командой под руководством Мавета в Обсерватории им. В. М. Кека на Гавайях, а также будущего инфракрасного спектрографа высокого разрешения для характеристики экзопланет (HISPEC), строящегося в Калифорнийском технологическом институте и других лабораториях командой во главе с Маветом.
По материалам phys.org
