Астрономы заметили пять объектов, которые находятся на грани между звездами и планетами - самые свежие примеры редкой и загадочной группы небесных тел, известных как коричневые карлики.
Коричневые карлики часто называют "неудавшимися звездами", потому что у них недостаточно массы для воспламенения. Но в последние десятилетия исследователи задаются вопросом, есть ли нечто большее в том, чтобы быть коричневым карликом, чем просто иметь немного меньше массы, чем звезда. Собирая внушительную коллекцию тел, которые бросают вызов упрощенным определениям, астрономы надеются лучше понять все странные перестановки материи, которые может подкинуть им Вселенная.
"Главное - ответить на более широкие вопросы", - говорит Нолан Гривз, астроном из Женевского университета в Швейцарии и ведущий автор нового исследования. "Какие существуют различные звездные системы? Какие существуют различные планетные системы и как они формируются?".
Пустыня коричневого карлика
Поскольку астрономы разрабатывали все более сложные методы наблюдения за мерцанием и колебанием звезд, они выявили тысячи странных и удивительных орбитальных миров. Но среди неба, заполненного до краев небесными телами, они обнаружили сравнительно мало объектов среднего веса, а именно объектов с массой от 13 до 80 или около того раз больше массы Юпитера.
Эти тела - не совсем планеты, поскольку они обладают достаточной массой, чтобы разбить вместе атомы дейтерия (тяжелый вариант водорода) и нагреться за счет термоядерного синтеза. Но это и не совсем звезды, поскольку у них нет массы, необходимой для устойчивого слияния водорода и сияния в течение миллиардов лет. Любопытно, что исследователи уверенно обнаружили и описали всего несколько десятков таких объектов. Во Вселенной, изобилующей звездами и планетами, что-то, похоже, останавливает производство коричневых карликов.
"Это странно, потому что их легче обнаружить", чем более мелкие экзопланеты, говорит Гривз. "Это действительно физическое явление, которое имеет место".
Некоторые исследователи подозревают, что отсутствие промежуточных объектов - "пустыни коричневых карликов" - объясняется тем, что эта категория охватывает две группы, которые кажутся похожими, но имеют разное происхождение.
Самые тяжелые карлики, по их мнению, являются действительно несостоявшимися звездами. Каждая из них когда-то была газовым облаком, которое разрушилось, но не собрало достаточно массы, чтобы начать плавить водород и светить.
Более легкие карлики, между тем, могут быть больше похожи на суперпланеты. Они могли образоваться из пылевого диска, который окружает молодую звезду. Затем они набрали массу настолько успешно, что смогли начать синтез дейтерия.
Чтобы выяснить, что делает пустыню коричневых карликов такой безлюдной, астрономам, по иронии судьбы, нужно найти их больше.
Охота на планету обнаруживает нечто иное
Гривс и его сотрудники сканировали небо в поисках планет, используя данные спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite, который наблюдает за звездами на предмет тонкого затемнения, которое происходит, когда перед ними проходит планета. Во время исследования их внимание привлекла горстка теней размером с Юпитер.
Но когда они проследили за ними с помощью 1,2-метрового телескопа в чилийской обсерватории Ла Силла, то заметили нечто странное. Команда измерила, как быстро звезды-хозяева колеблются под гравитационным влиянием своих тусклых компаньонов, и обнаружила, что предполагаемые планеты обладают чудовищной массой - от 77 до 98 раз больше массы Юпитера. Эта масса настолько близка к верхней границе диапазона масс коричневых карликов, что трудно с уверенностью сказать, что представляет собой каждый объект.
"Некоторые из них, вероятно, являются более вероятными звездами, - говорит Гривз, - но они находятся прямо в сфере [коричневых карликов]".
Команда опубликовала свои результаты в журнале Astronomy & Astrophysics в августе.
Пять новых карликов
Исследователи не могут делать огульные выводы на основании всего лишь пяти новых примеров. Тем не менее, горстка объектов дает некоторые подсказки, которые согласуются с общепринятыми теориями о коричневых карликах.
Считается, что не совсем звезды, например, со временем остывают и уменьшаются. Чтобы проверить эту теорию, астрономы сравнили возраст и размер четырех коричневых карликов. Они обнаружили, что самые крупные карлики были моложе, в то время как карлики более мелких размеров были старше - как и предсказывала теория.
Пятерка также согласуется с представлением о том, что на самом деле существует два типа коричневых карликов: неудачные звезды и суперпланеты. Астрономы ожидают, что суперпланеты будут чаще встречаться у звезд с более богатым набором элементов для создания миров. Неудавшиеся звезды, в свою очередь, могут иметь более неустойчивые орбиты, поскольку они не созрели в спокойной колыбели пылевого диска. Новые кандидаты в коричневые карлики, как правило, выглядят так, как можно было бы ожидать от несостоявшихся звезд вблизи потолка массы.
Хотя грань между планетами и звездами остается размытой, Гривз надеется, что будущие наблюдения позволят выявить больше коричневых карликов.
"Мы помогаем создать статистическую выборку, с помощью которой мы сможем все больше и больше понимать все различные звездные системы вокруг нас", - говорит он.