Новорожденные звёзды окружены протопланетными дисками газа и пыли, внутри которых образуются планеты. В туманности Ориона самые яркие и массивные звёзды испускают интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое освещает протопланетные диски, позволяя фотографировать их в необычных деталях. Изображения этих освещённых ультрафиолетом протопланетных дисков, называемых проплидами, стали одним из первых крупных открытий космического телескопа «Хаббл» десятилетия назад.
Новое исследование международной группы исследователей, включая астронома из Пенсильванского университета, использовало космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), чтобы показать, что некоторые из проплидов, первоначально обнаруженных «Хабблом», окружают коричневые карлики, которые представляют собой звездообразные объекты, слишком маленькие и холодные, чтобы в них начался процесс водородного синтеза. Новые результаты помогут астрономам лучше понять, как формируются коричневые карлики, их связь со звёздами и планетами и могут ли у них быть собственные планеты.
«Звёзды рождаются в огромных облаках газа и пыли в космосе, которые могут достигать световых лет в поперечнике. Десятилетиями астрономы подозревали, что вскоре после того, как звезда сливается с туманностью, планеты рождаются в диске газа и пыли, окружающем новорожденную звезду, известном как протопланетный диск», — сказал Кевин Лухман, профессор астрономии и астрофизики в колледже наук Эберли в Университете штата Пенсильвания и руководитель исследовательской группы.
Вскоре после запуска в 1990 году космический телескоп «Хаббл» показал некоторые из самых чётких фотографий протопланетных дисков посредством наблюдений за туманностью Ориона. Туманность Ориона содержит около 2000 новорожденных звёзд и является одной из ближайших к нам туманностей звездообразования, расположенных на расстоянии 1300 световых лет.
«Некоторые объекты, рождённые в туманностях, таких как Орион, имеют массу, которая слишком мала для того, чтобы они могли подвергнуться водородному синтезу, поэтому они холодные и тусклые и не могут считаться полноценными звёздами. Эти звездообразные тела, в которых отсутствует синтез, известны как коричневые карлики. Вопрос в том, можем ли мы найти проплиды вокруг коричневых карликов в Орионе?», — сказала Катарина Алвес де Оливейра, глава отдела развития научных операций Европейского космического агентства и руководитель исследовательской группы.
Вскоре после открытия коричневых карликов в середине 1990-х годов астрономы начали задаваться вопросом, могут ли они также содержать протопланетные диски. Некоторые из проплидов, обнаруженных «Хабблом» в 1990-х годах, казалось, окружали объекты, достаточно слабые, чтобы быть коричневыми карликами, но у астрономов не было измерений, необходимых для подтверждения. Для таких измерений требовался более чувствительный инфракрасный телескоп.
Запущенный в декабре 2021 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» 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, сфотографированные «Хабблом» 30 лет назад.
Команда астрономов провела измерения инфракрасной спектроскопии на небольшой выборке кандидатов в коричневые карлики в Орионе с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона JWST. Эти данные подтвердили, что 20 объектов достаточно холодны, чтобы быть коричневыми карликами, самый маленький из которых может иметь массу всего 0,5% от массы Солнца или пять масс Юпитера.
Два дополнительных объекта близки к минимальной массе для синтеза — 7,5% массы Солнца — поэтому неясно, являются ли они маленькими звёздами 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 только слегка коснулись коричневых карликов в Орионе. Туманность содержит несколько сотен слабых объектов, которые могут быть коричневыми карликами, которые «созрели» для спектроскопии JWST. Будущие наблюдения Ориона потенциально могут обнаружить гораздо больше примеров проплидов вокруг коричневых карликов и определить наименьшую массу, при которой существуют эти объекты. Эта информация поможет нам заполнить пробелы в знаниях о том, как образуются коричневые карлики и как они связаны со звёздами и планетами», — сказал Лухман.
