Последние новости науки

Молодой коричневый карлик (статья В.Г.Сурдина из журнала "Природа" N5, 2001г.)

Коричневые карлики - новый класс маломассивных звезд, давно предсказанных, но открытых лишь несколько лет назад [Сурдин В.Г. "Коричневые карлики: не звезды и не планеты" // Природа. 1999. N7. С.3-12]. Астрономы с увлечением взялись за исследование этих необычных объектов, заметить которые удается только в самые сильные телескопы. Главное сейчас - собрать побольше данных о популяции этих не то минизвезд, не то суперпланет.

По современным представлениям, процессы формирования планет и звезд существенно различаются. Звезды рождаются в результате гравитационного сжатия, фрагментации и дальнейшего уплотнения холодных межзвездных облаков, состоящих из газа и мелких твердых частиц - "пылинок". Как самостоятельный объект звезда оформляется в довольно спокойных и стабильных условиях, практически одинаковых для всех звезд данной популяции. Поэтому, например, все звезды одного поколения, но разной массы не слишком различаются по химическому составу. Планеты же, напротив, образуются в околозвездном газо-пылевом диске, в центре которого уже находится молодая звезда, создающая вокруг себя существенно неоднородные условия. Поэтому ход формирования планеты зависит от ее положения в диске: чем ближе орбита планеты к звезде, тем сильнее ее параметры зависят от особенностей звезды.

Эти теоретические соображения пока еще не подкреплены надежными наблюдениями: даже рождение звезды астрономы научились наблюдать сравнительно недавно (для этого были созданы субмиллиметровые и инфракрасные телескопы), а заметить возникновение планеты гораздо сложнее. Поэтому особый интерес представляет изучение коричневых карликов - пограничных объектов между звездами и планетами. Их массы лежат в диапазоне от 10-15 до 80 масс Юпитера, т.е. от 1 до 8% массы Солнца. Объекты менее 10 МЮ считаются планетами, поскольку они неспособны при сжатии разогреться настолько, чтобы вызвать в своих недрах термоядерную реакцию с участием даже самого "легкогорящего" элемента - дейтерия. А объекты с массой более 80 МЮ разогреваются при сжатии так сильно, что в их ядре загорается водород, а это уже признак нормальной звезды.

До сих пор было обнаружено несколько десятков одиночных коричневых карликов и только три - в составе двойных звездных систем: Gl 229 B, Gl 570D и G 196-3 B. Как известно, двойные звезды очень информативные системы: взаимное движение компонентов позволяет определять их массы, а если они периодически затмевают друг друга, то и размеры. Но очень непросто обнаружить коричневый карлик рядом с нормальной звездой: как бы слабо она ни светила, все равно коричневый карлик значительно более тусклый объект и рядом с ней почти неразличим. Ситуация несколько улучшается при наблюдении в инфракрасном диапазоне - именно на него приходится максимум излучения коричневого карлика с температурой поверхности всего около 2000 К. Важно и то, что молодые коричневые карлики значительно ярче "пожилых": ведь запасы дейтерия малы, а другое ядерное топливо им недоступно; быстро покончив с дейтерием, коричневый карлик начинает остывать и меркнуть. Поэтому исследовать его удобнее в молодом возрасте. Но как отыскать молодой коричневый карлик, да еще в составе двойной звезды?

Группа астрофизиков из Германии и США нашла такой способ. В расчет было взято три обстоятельства: в двойной системе оба компонента имеют одинаковый возраст; коричневый карлик можно заметить только рядом с неяркой маломассивной звездой; на большом расстоянии от Солнца коричневый карлик вообще невозможно заметить. Следовательно, поиск нужно вести рядом с молодыми маломассивными звездами в окрестности Солнца. Таких звезд не очень много, да и опознать их довольно легко. Среди маломассивных звезд, удаленных от Солнца не более чем на 100 пк (около 300 св. лет), отобрали те, которые заметил рентгеновский телескоп спутника "ROSAT": звезды-карлики только в первые 100 млн лет своей жизни заметно излучают в рентгеновском диапазоне (звезды типа Т Тельца), позже они "успокаиваются". Следующий шаг - поиск рядом с этими звездами слабеньких компаньонов. Затем необходимо убедиться, что это действительно спутники, а не случайные далекие звезды. Для этого нужно понаблюдать их в течение нескольких лет: если перемещаются по небу вместе, значит, соседи.

Эта методика привела в 1998 г. к обнаружению [ESO Press Release 16/00. 21 July 2000] коричневого карлика TWA-5 B. Название указывает, что он спутник (B) звезды N5 из группы светил вокруг известной переменной звезды TW Гидры (TW - стандартное обозначение переменной звезды, а TWA означает "TW Association"). Как оказалось, TWA-5 B - спутник не одиночной, а двойной звезды, компоненты которой имеют массы по 0.75 масс Солнца каждый. Эта система удалена от нас на 180 св. лет. TWA-5 B обращается вокруг своего двойного соседа с периодом около 900 лет на расстоянии около 110 а.е.

Изучать TWA-5 B очень трудно: его блеск в 100 раз слабее, чем у соседей, а угловое расстояние между ними всего 2". Поэтому TWA-5 B исследовали с помощью лучших телескопов планеты: Космического телескопа им.Хаббла (США) и 8.2-метровых телескопов VLT Европейской южной обсерватории в Чили. При этом телескоп VLT/Кьюен достиг рекордной четкости - ведь размер изображения звезды составил всего 0.18". В спектре TWA-5 B, отнесенном к типу М9, обнаружились сильные молекулярные линии (TiO и VO), типичные для атмосфер самых холодных звезд: действительно, температура в его атмосфере всего около 2500 К. Однако в спектре видна линия излучения водорода (Ha); это значит, что над плотной холодной фотосферой находится довольно горячая хромосфера - типичный признак молодых звезд.

Еле заметный коричневый карлик TWA-5B (вверху) - спутник яркой двойной звезды TWA-5A (внизу), компоненты которой неразличимы по отдельности. Фотография получена телескопом VLT/Кьюен 21 февраля 2000 г. Лучи от яркой звезды вызваны рассеянием света на элементах конструкции телескопа (ESO Press Photo 17a/00).


Объект TWA-5 B имеет массу от 15 до 40 МЮ ; в этом смысле среди коричневых карликов он ближе к планете, чем к звезде. Возраст его около 12 млн лет; столь же молода и входящая с ним в систему двойная звезда. Астрономы чрезвычайно рады такой находке: ведь перед ними не "готовые", а еще только формирующиеся звезды. Особенности спектра показывают, что коричневый карлик TWA-5 B слишком "толст" для своей массы; видимо, он еще продолжает сжатие и не достиг равновесного состояния.

Ободренные удачей, астрономы продолжили поиск спутников у близлежащих звезд и на угловом расстоянии 2.5" от звезды TWA-7 нашли в 100 тыс. раз более слабую звездочку. К сожалению, выяснилось, что это не настоящий спутник, а случайное изображение очень далекой звезды. Но астрономы не расстроились, главное - они научились обнаруживать очень маленькие спутники рядом с яркими светилами. Значит, скоро удастся увидеть и планеты у других звезд; пока их обнаруживают только по влиянию, которое они оказывают на движение самой звезды.


Цитируется по http://www.ibmh.msk.su/vivovoco/.


[ Предыдущее сообщение     Оглавление     Последующее сообщение]



vlad@ssl.nsu.ru