Насколько малы самые маленькие небесные объекты, которые формируются как звезды, но не производят свой собственный свет? Насколько распространены они по сравнению с полноценными звездами? Как насчет «планет-изгоев», которые образовались вокруг звезд, прежде чем их выбросило в межзвездное пространство? Когда космический телескоп НАСА им. Джеймса Уэбба запустят в 2021 году, он прояснит эти вопросы.
Ответ на них установит границу между объектами, которые образуются как звезды, которые рождаются из гравитационно-коллапсирующих облаков газа и пыли, и объектами, которые формируются как планеты, которые создаются, когда газ и пыль слипаются в диске вокруг молодой звезды. Он также будет отличать конкурирующие идеи о происхождении коричневых карликов, объектов с массами от 1% до 8% Солнца, которые не могут поддерживать слияние водорода в своих ядрах.
В исследовании, проведенном Алексом Шольцем из Университета Сент-Эндрюс в Соединенном Королевстве, исследователи будут использовать телескоп Уэбба, чтобы обнаружить самых маленьких и самых слабых обитателей соседнего звездного «питомника» под названием NGC 1333. Расположенный на расстоянии около 1000 световых лет в созвездии Персея, звездное скопление NGC 1333 довольно близко в астрономических терминах. Оно также очень компактно и содержит много молодых звезд. Эти три фактора делают его идеальным местом для изучения звездообразования в действии, особенно для тех, кто интересуется очень слабыми, свободно плавающими объектами.
«Наименее массивные коричневые карлики, идентифицированные до сих пор, всего в 5-10 раз больше, чем планета Юпитер», - пояснил Шольц. «Мы еще не знаем, образуются ли еще более мелкие объекты в звездных питомниках. С помощью Уэбба мы ожидаем впервые идентифицировать членов скопления, столь же крошечных, как Юпитер. Их число по отношению к более массивным коричневым карликам и звездам будет проливать свет на их происхождение, а также даст нам важные подсказки о процессе звездообразования в более широком смысле».
Нечеткая граница
Объекты с очень маленькой массой излучают большую часть своего света в инфракрасном диапазоне. Наблюдение инфракрасного света с наземных телескопов является сложной задачей из-за помех от атмосферы Земли. Благодаря огромному размеру и способности видеть инфракрасный свет с беспрецедентной чувствительностью, Уэбб идеально подходит для поиска и характеристики молодых свободно плавающих объектов с массой ниже пяти Юпитеров.
Различие между коричневыми карликами и гигантскими планетами размыто.
«Есть объекты с массами ниже отметки 10 Юпитеров, свободно плавающие в скоплениях. Поскольку они не вращаются вокруг какой-либо конкретной звезды, мы можем назвать их коричневыми карликами или объектами планетарной массы», сказал член команды Коралка Музич из Лиссабонского университета в Португалии. «С другой стороны, у некоторых массивных планет-гигантов может произойти процесс слияния, что может привести к возникновению коричневого карлика».
Существует также проблема «планет-изгоев» - объектов, которые формируются как планеты, а затем изгоняются из родной солнечной системы. Эти свободно плавающие тела обречены вечно бродить между звездами .
Десятки сразу
Команда будет использовать ближний инфракрасный сканер и бесщелевой спектрограф Уэбба (NIRISS) для изучения этих различных объектов малой массы. Спектрограф разбивает свет от одного источника на составляющие его цвета, подобно тому, как призма расщепляет белый свет на радугу. Этот свет несет «отпечатки пальцев», полученные, когда материал излучается или взаимодействует со светом . Спектрографы позволяют исследователям анализировать эти отпечатки пальцев и обнаруживать такие свойства, как температура и состав.
NIRISS предоставит команде одновременную информацию десятков объектов. «Это ключевой момент. Для однозначного подтверждения статуса коричневого карлика или планеты-изгоя нам необходимо увидеть в спектрах сигнатуры поглощения молекул - прежде всего воды и метана», - пояснил член команды Рэй Джаявардхана из Корнелльского университета. «Спектроскопия отнимает много времени, и возможность одновременного наблюдения множества объектов очень помогает. Альтернатива - сначала делать изображения, измерять цвета, выбирать кандидатов, а затем поворачиваться и снимать спектры, что займет гораздо больше времени и основано на дополнительных предположениях».
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191218203332
