Единственное, что может быть хуже, чем вечное дрейфование в космосе, — это делать это в одиночку. Наблюдения с помощью космического телескопа «Хаббл» показывают, что коричневых карликов, у которых когда-то были спутники, постигла та же участь. Двойные коричневые карлики, которые когда-то были связаны друг с другом, с течением времени имеют тенденцию отдаляться друг от друга.
Коричневые карлики — одни из разрушительных жанров природы. Они отказываются подчиняться нашим определениям. Они не являются ни звездами, ни планетами, и их иногда называют несостоявшимися звездами. Они собрали слишком большую массу, чтобы называться планетами, но недостаточно, чтобы называться звездами. Они живут в своего рода сумеречной зоне, где занимаются своими делами, синтезируя только дейтерий. Этого слияния достаточно, чтобы излучать немного света и тепла, но ничего, что могло бы соперничать с настоящей звездой главной последовательности.
Коричневые карлики не обязательно имеют коричневый цвет. Их название происходит от их размера. Они находятся между белыми карликами и «темными» планетами, если это имеет смысл. Коричневые карлики со временем тускнеют по мере истощения запасов дейтерия. Самые теплые для наших глаз — красные или оранжевые, а более холодные — пурпурные или даже черные. Астрономы полагают, что коричневые карлики будут остывать навсегда.
Большинство звезд находятся в двойных парах, и коричневые карлики не являются исключением. По данным некоторых исследований, до 85% звезд Млечного Пути находятся в двойных парах. Но «Хаббл» показывает, что когда дело касается коричневых карликов, разводы случаются чаще, чем в Голливуде.
В ходе обзора звезд в окрестностях Солнца HST не обнаружил ни одного двойного коричневого карлика с широко разнесенными спутниками. Это означает, что коричневые карлики не могут поддерживать свои бинарные отношения, вероятно, потому, что они просто недостаточно массивны.
«На сегодняшний день это лучшее наблюдательное свидетельство того, что пары коричневых карликов со временем расходятся», — сказала Клеманс Фонтанив, ведущий автор новой статьи. «Мы не смогли бы провести такого рода исследование и подтвердить более ранние модели без острого видения и чувствительности Хаббла».
Новая статья опубликована в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Его название — «Обзор HST 33 коричневых карликов от T8 до Y1: NIR-фотометрия и множественность самых холодных изолированных объектов». Ведущий автор — Клеманс Фонтанив из Института исследований экзопланет Тротье Университета Монреаля, Канада. Коричневые карлики относятся к спектральным классам M, L, T и Y, а цифры в названии — это подтипы.
«Наше исследование подтверждает, что широко разделенные спутники чрезвычайно редки среди самых маломассивных и самых холодных изолированных коричневых карликов, хотя двойные коричневые карлики наблюдаются и в более молодом возрасте. Это говорит о том, что такие системы не выживают с течением времени», — сказал ведущий автор Фонтанив.
Исследователи работали с группой из 33 близлежащих ультрахолодных коричневых карликов — выборка достаточно большая, чтобы быть статистически значимой. Исследование было разработано с учетом высокой чувствительности к объектам малой массы, которые могли бы быть спутниками. Хотя исследование выявило некоторых потенциальных спутников некоторых коричневых карликов, дальнейший анализ показал, что они являются фоновыми объектами.
Тот факт, что они не обнаружили бинарных компаньонов, позволил исследователям «установить строгие верхние пределы появления бинарных компаньонов», говорится в статье. Но отсутствие обнаружения также означает, что они не могут налагать какие-либо ограничения на разделение двойных орбит или распределение отношения масс этой популяции.
В этом исследовании рассматривались только более старые и тусклые коричневые карлики. У более молодых коричневых карликов все еще могут быть двойные партнеры. Исследования молодых коричневых карликов показывают, что около восьми процентов из них имеют бинарных партнеров. Фактически, чем моложе коричневый карлик, тем больше вероятность, что у него будет бинарный партнер. «Эти результаты частично подтверждают идею о том, что снижение частот двойных систем более позднего типа, наблюдаемое в звездном и подзвездном режимах для населения поля, может продолжаться во всем субзвездном диапазоне масс вплоть до самых низких масс, как показано на рис. 12», — сказал он. поясняют авторы.
В пресс-релизе ведущий автор Фонтанив объяснил, почему коричневые карлики со временем теряют своих двойных партнеров.
«Наш обзор Хаббла предлагает прямые доказательства того, что эти двойные системы, которые мы наблюдаем, когда они молоды, вряд ли доживут до старости; они, вероятно, будут нарушены. Когда они молоды, они являются частью молекулярного облака, а затем, когда они стареют, облако рассеивается. Когда это происходит, вещи начинают двигаться, и звезды проходят мимо друг друга. Поскольку коричневые карлики очень легкие, гравитационное воздействие, связывающее широкие двойные пары, очень слабое, и проходящие мимо звезды могут легко разорвать эти двойные системы на части», — сказал Фонтанив.
Авторы отмечают, что в их результатах есть неизбежные недостатки. Поскольку коричневые карлики такие маленькие и тусклые, обычные методы обнаружения спутников не работают. Астрономы полагаются на метод транзита и метод лучевой скорости для обнаружения объектов-спутников, будь то планеты, вращающиеся вокруг звезд, или другие объекты, находящиеся во взаимосвязи друг с другом.
Но присущая им тусклость очень затрудняет обнаружение транзитов. Присущая им малая масса также делает лучевую скорость неэффективной. Это оставляет им возможность использовать метод прямого оптического обнаружения, на который опирались исследователи в этом исследовании.
Может быть лучший способ.
«Астрометрия могла бы обеспечить более жизнеспособный альтернативный подход к поиску спутников слабых коричневых карликов, хотя в этой области было проведено очень мало работ, и ни о каких системах, подобных этому, до сих пор не сообщалось», — пишут авторы в заключении.
Когда дело доходит до астрометрии, космический корабль ЕКА Gaia является знаменосцем. Он способен обнаруживать спутников массы Юпитера, когда они вращаются вокруг звезд главной последовательности, но обнаружение двойных коричневых карликов все еще затруднено даже для Гайи. Гайя обнаружила множество коричневых карликов, но на данный момент предстоит прямая визуализация для обнаружения двойных пар коричневых карликов. В этом исследовании прямая визуализация не обнаружила широко разделенных двойных компаньонов, несмотря на эффективность HST.
«Обладая превосходной чувствительностью и полнотой в отношении спутников на больших орбитальных расстояниях, наше исследование убедительно подтверждает, что широкие спутники чрезвычайно редки в галактическом поле вокруг систем с наименьшей массой», — пишут авторы. Любые компаньоны должны находиться в пределах от 1 до 5 AU, установленных в этой работе.
«Наши результаты, в которых не было обнаружено широких компаньонов из 33 наблюдаемых объектов, подтверждают идею о том, что широко разнесенные двойные системы с первичными компонентами очень малой массы, выявленные в молодых ассоциациях, не имеют аналогов среди изолированных объектов в окрестностях Солнца», — заключают авторы.
