Инфракрасное изображение центра туманности Ориона, полученное с помощью инструмента NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА. На вставках показаны расширенные изображения двух слабых проплидов, полученные космическим телескопом Хаббла в оптических длинах волн и Уэбба в инфракрасных длинах волн. Для каждого проплида на оптическом изображении виден силуэт небольшого протопланетного диска, окруженного ярким фронтом ионизации, создаваемым интенсивным УФ-излучением самых массивных звезд. Коричневый карлик в центре каждого диска обнаружен на инфракрасном изображении Уэбба. Спектроскопия прибора NIRSpec на Уэббе подтвердила, что эти объекты являются коричневыми карликами, судя по их низким температурам. Авторы и права: НАСА/ЕКА/CSA, Марк МакКогрин/ЕКА, Массимо Робберто/STScI/JHU, Кевин Луман/Пенсильванский университет, Катарина Алвес де Оливейра/ЕКА.
Новорожденные звезды окружены дисками газа и пыли, внутри которых рождаются планеты, известными как протопланетные диски. В туманности Ориона самые яркие и массивные звезды излучают интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое освещает протопланетные диски, позволяя фотографировать их в необычных деталях. Поразительные изображения этих протопланетных дисков, освещенных УФ-излучением, называемых проплидами, были одним из первых крупных открытий, сделанных космическим телескопом Хаббл несколько десятилетий назад.
Новое исследование, проведенное международной группой исследователей, в том числе астрономом из Пенсильванского университета, с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА показало, что некоторые из проплидов, первоначально обнаруженных Хабблом, окружают коричневые карлики, звездоподобные объекты, слишком маленькие и холодные, чтобы их можно было увидеть. подвергнуться синтезу водорода. Новые результаты Уэбба помогут астрономам лучше понять, как формируются коричневые карлики, их связь со звездами и планетами и могут ли они иметь собственные планеты.
Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv и скоро появится в The Astrophysical Journal.
«Звезды рождаются в огромных облаках газа и пыли в космосе, диаметр которых может достигать световых лет, и которые называются туманностями», — сказал Кевин Луман, профессор астрономии и астрофизики в Научном колледже Эберли в Пенсильванском университете и руководитель исследования. команда. «На протяжении десятилетий астрономы подозревали, что вскоре после того, как звезда сливается в туманность, планеты рождаются внутри диска газа и пыли, окружающего новорожденную звезду, известного как протопланетный диск».
Вскоре после своего запуска в 1990 году космический телескоп «Хаббл» предоставил одни из самых четких прямых фотографий протопланетных дисков посредством наблюдений туманности Ориона. Туманность Ориона содержит около 2000 новорожденных звезд и является одной из ближайших туманностей звездообразования к нашей Солнечной системе, расположенной на расстоянии 1300 световых лет от нас.
«Некоторые из объектов, рожденных в туманностях, таких как Орион, имеют массы, которые слишком малы для того, чтобы они могли подвергнуться синтезу водорода, поэтому они холодные и тусклые и не могут считаться полноценными звездами», — сказала Катарина Алвес де Оливейра, глава Научного центра. Отдел развития операций Европейского космического агентства и руководитель исследовательской группы. «Эти звездообразные тела, которым не хватает термоядерного синтеза, известны как коричневые карлики. Вопрос в том, сможем ли мы найти проплиды вокруг любого из коричневых карликов в Орионе?»
Вскоре после того, как в середине 1990-х годов были открыты коричневые карлики, астрономы начали задаваться вопросом, могут ли они содержать протопланетные диски. Некоторые из проплидов, обнаруженных Хабблом в 1990-х годах, казалось, окружали объекты, достаточно слабые, чтобы быть коричневыми карликами, но им не хватало измерений, необходимых для подтверждения того, что они имеют низкие температуры, как коричневые карлики. Для таких измерений требовался более чувствительный инфракрасный телескоп.
Запущенный в декабре 2021 года космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба является самым мощным инфракрасным телескопом на сегодняшний день, что делает его идеально подходящим для измерения температуры слабых объектов в туманности Ориона, которые могут быть коричневыми карликами, включая самые слабые проплиды, которые были сфотографированы Хабблом 30 лет назад. назад.
Команда астрономов провела измерения инфракрасной спектроскопии на небольшой выборке кандидатов в коричневые карлики в Орионе, используя спектрограф ближнего инфракрасного диапазона Уэбба. Эти данные подтвердили, что 20 объектов достаточно холодны, чтобы быть коричневыми карликами, самый маленький из которых может иметь массу всего 0,5% массы Солнца Земли или пяти масс Юпитера.
Два дополнительных объекта имеют массу, близкую к минимальной для термоядерного синтеза — 7,5% массы Солнца, поэтому неясно, являются ли они маленькими звездами или большими коричневыми карликами. Выборка новых коричневых карликов включает два слабых проплида, обнаруженных Хабблом в 1990-х годах, что делает их двумя из самых холодных и наименее массивных проплидов, обнаруженных на сегодняшний день.
«Новые наблюдения Уэбба лишь поверхностно коснулись коричневых карликов Ориона», — сказал Луман. «Туманность содержит несколько сотен слабых объектов, которые могут быть коричневыми карликами, которые созрели для спектроскопии с Уэббом. Будущие наблюдения Ориона с Уэббом потенциально могут найти гораздо больше примеров проплидов вокруг коричневых карликов и определить наименьшую массу, при которой существуют коричневые карлики. Эта информация поможет нам заполнить пробелы в наших знаниях о том, как формируются коричневые карлики и их связь со звездами и планетами».
Информация от: Университетом штата Пенсильвания.
