Впечатление художника о коричневых карликах, окружающих Млечный Путь. Фото предоставлено: RubinObs/NOIRLab/NSF/AURA/J. да Силва
Можно утверждать, что коричневые карлики не получают того внимания, которого заслуживают. Их иногда называют «неудавшимися звездами», потому что у них недостаточно массы для поддержания ядерного синтеза, который питает все звезды, включая наше Солнце. Но они также слишком велики, чтобы их можно было считать планетами, поскольку масса некоторых из них в 75 раз превышает массу Юпитера.
Хотя коричневые карлики не вписываются ни в одну из этих хорошо известных категорий астрономических объектов, они содержат важные подсказки о процессах, которые сформировали Млечный Путь. Обсерватория Веры К. Рубин NSF-DOE вскоре обнаружит невиданную ранее популяцию коричневых карликов за пределами непосредственной близости от Солнца, предоставив ученым больше инструментов для картирования истории и эволюции нашей родной галактики.
Обсерватория Рубина — это программа NSF NOIRLab, которую Рубин будет осуществлять совместно с Национальной ускорительной лабораторией SLAC.
«Коричневые карлики — это странные промежуточные объекты, которые не поддаются классификации», — сказал Аарон Мейснер, помощник астронома NSF NOIRLab и член общественной научной группы обсерватории Рубин. Коричневые карлики не только меньше звезд, но и намного холоднее: температура их поверхности колеблется от 0 до 2000 градусов Цельсия (от 32 до 3600 градусов по Фаренгейту). Это означает, что они не излучают много света в видимом спектре, поэтому их трудно увидеть в оптические телескопы.
«Возможно, мы плывем в целом море этих объектов, которые действительно слабы и их трудно обнаружить», — сказал Мейснер.
Те же свойства, которые делают коричневые карлики такими необычными и неуловимыми, также делают их отличными кандидатами, которые помогут ученым расшифровать формирование и эволюцию Млечного Пути, на который сильно повлияли слияния с более мелкими близлежащими галактиками. Коричневые карлики имеют более длительную продолжительность жизни, чем более крупные и горячие звезды, поэтому далекие коричневые карлики, сформировавшиеся в ранней Вселенной, все еще существуют, практически не изменившись и неся ценную информацию о Млечном Пути в его ранней истории. Изучая свойства этих древних коричневых карликов, ученые смогут проследить их первоначальные галактики и выявить любые изменения в формировании звезд Млечного Пути за космическое время.
В течение десяти лет, начиная с конца 2025 года, обзорный телескоп Симони Рубина будет сканировать небо со своей точки зрения на Серро Пачон в Чили. Рубин будет использовать камеру LSST – самую большую цифровую камеру в мире – для съемки широких и детальных изображений, охватывающих все видимое небо, каждые несколько ночей. Шесть фильтров камеры Рубина будут передавать свет из широкого диапазона оптических длин волн и в ближний инфракрасный диапазон. Возможности «Рубина» в ближнем инфракрасном диапазоне в сочетании с его широким полем зрения и способностью видеть глубоко в космосе сделают его мощным детектором слабых объектов, излучающих преимущественно инфракрасный свет, таких как коричневые карлики.
Подробные предсказания далеких коричневых карликов, которые увидит Рубин, недавно сделал Кристиан Аганзе, научный сотрудник Стэнфордского университета.
Рубин обнаружит свет коричневых карликов на гораздо большем расстоянии, чем предыдущие исследования в видимом свете. Существующие оптические обзоры, такие как Pan-STARRS и Sloan Digital Sky Survey, в основном помогли нам обнаружить коричневые карлики, находящиеся относительно близко.
«Текущие исследования охватывают расстояние примерно в 150 световых лет от Солнца, чтобы обнаружить в гало Млечного Пути древние коричневые карлики», — сказал Мейснер. «Но Рубин сможет видеть в три раза дальше». Это большее расстояние означает еще большее увеличение общего пространства, доступного ученым для поиска и изучения этих коричневых карликов, что дает ученым самый большой выбор этих слабых объектов, который у них когда-либо был.
Такие исследователи, как Мейснер, воодушевлены перспективой найти коричневых карликов достаточно далеко, чтобы изучать их на уровне популяции, а не индивидуально. Это позволяет им сравнивать характеристики разных подгрупп и искать закономерности в их распределении.
«Рубин обнаружит популяцию древних коричневых карликов, которая примерно в 20 раз больше, чем все, что мы видели раньше», — сказал Мейснер. «Это позволит нам расшифровать, из каких частей галактической подструктуры возникли различные коричневые карлики, и приведет к значительному прогрессу в нашем понимании того, как возникло население Млечного Пути».
