На этом произведении изображена пара недавно обнаруженных близнецов-коричневых карликов по имени Глизе 229Ba и Глизе 229Bb. Обнаруженная в 1995 году Глизе 229B была первым подтвержденным коричневым карликом, но до сих пор астрономы думали, что наблюдают одно тело, а не два. Новые наблюдения с помощью Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории в Чили показали, что сфера представляет собой два коричневых карлика, которые вращаются вокруг друг друга каждые 12 дней (обозначено оранжевой и синей орбитальными линиями), с расстоянием всего в 16 раз большим, чем расстояние между Землей и Луной. Пара коричневых карликов вращается вокруг прохладной звезды-карлика M каждые 250 лет. Фото предоставлено: К. Миллер, Р. Хёрт (Калифорнийский технологический институт/IPAC)
С момента открытия исследователями Калифорнийского технологического института в Паломарской обсерватории института в 1995 году о первом известном коричневом карлике Глизе 229B были написаны сотни статей. Но в этой сфере остается неотложная загадка: она слишком темна для своей массы.
Коричневые карлики легче звезд и тяжелее газовых гигантов, таких как Юпитер. И хотя астрономы оценили массу Gliese 229B примерно в 70 раз больше массы Юпитера, объект такого размера должен сиять ярче, чем то, что наблюдали телескопы.
Теперь международная группа астрономов под руководством Калифорнийского технологического института наконец разгадала эту загадку: коричневый карлик на самом деле представляет собой пару тесно связанных коричневых карликов, весящих примерно в 38 и 34 раза больше массы Юпитера, вращающихся вокруг друг друга каждые 12 дней. Наблюдаемые уровни яркости пары соответствуют ожиданиям для двух маленьких тусклых коричневых карликов в этом диапазоне масс.
«Глизе 229B считалась образцом коричневого карлика», — говорит Джерри В. Сюан, аспирант Дмитрия Мавета, профессора астрономии Дэвида Моррисро. «И теперь мы знаем, что все время ошибались относительно природы объекта. Это не один, а два. До сих пор мы просто не могли изучать расстояния на таком близком расстоянии».
Сюань — ведущий автор исследования, опубликовавшего результаты в журнале Nature под названием «Холодный коричневый карлик Глизе 229B — тесная двойная звезда».
Отдельное независимое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters под руководством Сэма Уайтбука, аспиранта Калифорнийского технологического института, и Тима Брандта, младшего астронома из Научного института космического телескопа в Балтиморе, также пришло к выводу, что Глизе 229B представляет собой пару коричневых карликов.
Это открытие поднимает новые вопросы о том, насколько тесно связаны дуэты коричневых карликов, подобные этому, и предполагает, что подобные двойные коричневые карлики – или даже двойные экзопланеты – могут еще ждать своего открытия. (Экзопланета — это планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от нашего Солнца.)
«Открытие того, что Gliese 229B является двойной, не только разрешает недавно наблюдаемое противоречие между ее массой и светимостью, но и значительно углубляет наше понимание коричневых карликов, которые занимают границу между звездами и планетами-гигантами», — говорит Мавет, который также является главным исследователем. — учёный из Лаборатории реактивного движения, которой управляет Калифорнийский технологический институт НАСА.
Глизе 229B была открыта в 1995 году командой Калифорнийского технологического института, в которую входила Ребекка Оппенгеймер, тогда аспирантка Калифорнийского технологического института; Шри Кулкарни, профессор астрономии и планетарных наук Джорджа Эллери Хейла; Кейт Мэтьюз, специалист по приборам из Калифорнийского технологического института; и другие коллеги.
С помощью Паломарской обсерватории астрономы обнаружили, что в атмосфере Глизе 229B имеется метан — явление, типичное для газовых гигантов вроде Юпитера, но не для звезд. Эта находка ознаменовала первое подтвержденное обнаружение класса холодных звездообразных объектов, называемых коричневыми карликами, — недостающего звена между планетами и звездами, — которое было выдвинуто в теории около 30 лет назад.
«Было интересно увидеть первый объект меньше звезды, вращающийся вокруг другого Солнца», — говорит Оппенгеймер, соавтор нового исследования и астрофизик из Американского музея естественной истории. «Тогда возникла кустарная индустрия людей, ищущих таких чудаков, но она оставалась загадкой на протяжении десятилетий».
Фактически, спустя почти 30 лет после открытия и сотни наблюдений спустя, Глизе 229B все еще сбивала с толку астрономов своей неожиданной темнотой. Ученые подозревали, что Gliese 229B может быть близнецом, но «чтобы избежать внимания астрономов в течение 30 лет, два коричневых карлика должны были бы находиться очень близко друг к другу», — говорит Сюань.
Чтобы разделить Gliese 229B на два объекта, команда использовала два разных инструмента, оба из которых размещены на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории в Чили. Они использовали инструмент GRAVITY, интерферометр, который объединяет свет от четырех разных телескопов для пространственного разделения тела на две части, а также инструмент CRIRES + (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph с высоким разрешением) для обнаружения различных спектральных сигнатур этих двух объектов для распознавания объектов. .
Последний метод измерял движение (или доплеровский сдвиг) молекул в атмосфере коричневого карлика, что позволило предположить, что одно тело направлялось к нам на Земле, а другое — прочь — и наоборот, поскольку эти два тела вращались вокруг друг друга.
«Так приятно видеть, что почти 30 лет спустя появились новые разработки», — говорит Кулкарни, который не является автором настоящей статьи. «Теперь эта двоичная система снова удивительна».
Эти наблюдения, проводившиеся в течение пяти месяцев, показали, что дуэт коричневых карликов, теперь называемый Gliese 229Ba и Gliese 229Bb, вращается вокруг друг друга каждые 12 дней, причем расстояние всего в 16 раз превышает расстояние между Землей и Луной. Вместе эта пара вращается вокруг звезды-карлика М (меньшей и более красной звезды, чем наше Солнце) каждые 250 лет.
«Эти два мира, вращающиеся вокруг друг друга, на самом деле имеют меньший радиус, чем Юпитер. «Они выглядели бы довольно странно в нашем ночном небе, если бы что-то подобное было в нашей Солнечной системе», — говорит Оппенгеймер. «Это самое захватывающее и захватывающее открытие в субзвездной астрофизике за последние десятилетия».
Как появилась эта вращающаяся пара космических шаров, до сих пор остается загадкой. Некоторые теории предполагают, что пары коричневых карликов могли образовываться внутри вращающихся дисков материала, окружающих формирующуюся звезду. Диск распадется на два семени коричневых карликов, которые затем станут гравитационно связанными после близкого столкновения. Пока неизвестно, действуют ли те же механизмы образования при формировании планетных пар вокруг других звезд.
В будущем команда хотела бы искать еще более близко вращающиеся коричневые карлики, используя такие инструменты, как устройство формирования изображений и характеристик планет Кека (KPIC), разработанное командой под руководством Мавета в обсерватории В.М. Кека на Гавайях, а также предстоящий инфракрасный спектрограф высокого разрешения для определения характеристик экзопланет (HISPEC) обсерватории Кека, который строится в Калифорнийском технологическом институте и других лабораториях командой под руководством Мавета.
«Тот факт, что первым известным спутником коричневого карлика является двойная звездная система, является хорошим предзнаменованием для дальнейших усилий по поиску новых», — говорит Сюань.
Информация от: Калифорнийским технологическим институтом.
