Возбуждающее открытие
Астрономы сообщают, что обнаружение чрезвычайно редкой системы с четырьмя звёздами может значительно продвинуть наше понимание коричневых карликов. Эти загадочные объекты слишком велики, чтобы считаться планетами, но и недостаточно массивны, чтобы быть звёздами, поскольку у них нет массы, необходимой для слияния атомов и превращения в полноценные солнца.
Исследование опубликовано
В исследовании, опубликованном в «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», астрономы идентифицировали чрезвычайно редкую иерархическую систему с четырьмя звёздами, состоящую из пары холодных коричневых карликов, вращающихся вокруг пары молодых красных карликов. Эта система расположена в 82 световых годах от Земли в созвездии Антлия.
Система названа UPM J1040−3551 AabBab
Система была идентифицирована международной исследовательской группой под руководством профессора Чжэнхуа Чжана из Нанкинского университета.
Исследователи сделали своё открытие, используя общую угловую скорость, измеренную астрометрическим спутником Европейского космического агентства Gaia и инфракрасным исследователем широкого поля NASA (WISE), а затем проведя всесторонние спектроскопические наблюдения и анализ.
Природа системы
То, что делает это открытие особенно захватывающим, — иерархическая природа системы, которая необходима для того, чтобы её орбита оставалась стабильной в течение длительного периода времени.
Две пары объектов вращаются друг вокруг друга в течение десятков лет, в то время как пары также вращаются вокруг общего центра масс в течение более чем 100 000 лет.
Две пары разделены 1656 астрономическими единицами (а. е.), где 1 а. е. равна расстоянию между Землёй и Солнцем. Более яркая пара, UPM J1040−3551 Aab, состоит из двух красных карликов почти с равной массой, которые кажутся оранжевыми при наблюдении в видимом диапазоне волн.
Спектроскопические наблюдения
Доктор Фелипе Наварете из Бразильской национальной астрофизической лаборатории провёл критические спектроскопические наблюдения, которые помогли охарактеризовать компоненты системы.
Используя спектрограф Гудмана на Южном астрономическом исследовательском (SOAR) телескопе в обсерватории Серро-Тололо в Чили, доктор Наварете получил оптические спектры более яркой пары, а также захватил околоинфракрасные спектры более тусклой пары с помощью прибора TripleSpec телескопа SOAR.
«Эти наблюдения были сложными из-за тусклости коричневых карликов, — сказал доктор Наварете, — но возможности SOAR позволили нам собрать важные спектроскопические данные, необходимые для понимания природы этих объектов».
Анализ компонентов
Их анализ показал, что оба компонента более яркой пары являются красными карликами М-типа с температурой примерно 3200 Кельвинов (около 2900 °C) и массой около 17% массы Солнца.
Более тусклая пара — это два коричневых карлика Т-типа с температурами 820 Кельвинов (550 °C) и 690 Кельвинов (420 °C) соответственно.
Коричневые карлики — это небольшие и плотные объекты с низкой массой, размером с планету Юпитер, но с массой, по оценкам, в 10–30 раз большей.
«Это первая когда-либо обнаруженная система с четырьмя звёздами, в которой пара коричневых карликов Т-типа вращается вокруг двух звёзд, — сказала доктор МариКрус Гальвес-Ортис из Центра астробиологии в Испании, соавтор исследовательской работы. — Открытие предоставляет уникальную космическую лабораторию для изучения этих загадочных объектов».
Проблема вырождения «возраст-масса»
В отличие от звёзд, коричневые карлики непрерывно остывают в течение всей своей жизни, что изменяет их наблюдаемые свойства, такие как температура, светимость и спектральные особенности. Этот процесс охлаждения создаёт фундаментальную проблему в исследованиях коричневых карликов, известную как «проблема вырождения „возраст-масса“».
Изолированный коричневый карлик с определённой температурой может быть более молодым и менее массивным объектом или более старым и более массивным — астрономы не могут различить эти возможности без дополнительной информации.
«Коричневые карлики с широкими звёздными компаньонами, возраст которых можно определить независимо, неоценимы для преодоления этого вырождения в качестве эталонов возраста», — объяснил профессор Хью Джонс из Университета Хартфордшира, соавтор исследовательской работы.
«UPM J1040−3551 особенно ценен, поскольку H-альфа-излучение от более яркой пары указывает на то, что система относительно молода, возрастом от 300 миллионов до 2 миллиардов лет».
Будущие исследования
Команда считает, что пару коричневых карликов (UPM J1040−3551 Bab) потенциально можно будет разрешить с помощью методов визуализации с высоким разрешением в будущем, что позволит провести точные измерения их орбитального движения и динамических масс.
«Эта система предлагает двойную выгоду для науки о коричневых карликах, — сказал соисследователь профессор Адам Бургассер из Калифорнийского университета в Сан-Диего. — Она может служить эталоном возраста для калибровки моделей низкотемпературной атмосферы и эталоном массы для проверки эволюционных моделей, если мы сможем разрешить коричневый карлик и отследить его орбиту».
Открытие системы UPM J1040−3551 представляет собой значительный шаг вперёд в понимании этих неуловимых объектов и разнообразных путей формирования звёздных систем в окрестностях Солнца.