Коричневые карлики — это астрономические объекты с массой между планетами и звездами. Вопрос о том, где именно лежат пределы их массы, остается предметом споров, тем более что их строение очень похоже на строение маломассивных звезд. Так как же нам узнать, имеем ли мы дело с коричневым карликом или звездой с очень малой массой? Международная группа ученых под руководством ученых из Женевского университета (UNIGE) и Швейцарского национального центра компетенций в исследованиях (NCCR) PlanetS в сотрудничестве с Бернским университетом определила пять объектов, имеющих массу около границы, разделяющей звезды и коричневые карлики, которые могут помочь ученым понять природу этих загадочных объектов.
Подобно Юпитеру и другим газовым планетам-гигантам, звезды в основном состоят из водорода и гелия. Но в отличие от газовых планет, звезды настолько массивны, а их гравитационная сила настолько сильна, что атомы водорода сливаются, образуя гелий, высвобождая огромное количество энергии и света.
С другой стороны, коричневые карлики недостаточно массивны, чтобы запускать реакции водорода, и поэтому не могут производить огромное количество света и тепла звезд. Вместо этого они объединяют относительно небольшие запасы более тяжелой атомарной версии водорода: дейтерия. Этот процесс менее эффективен, и свет от коричневых карликов намного слабее, чем от звезд. Вот почему ученые часто называют их "несостоявшимися звездами".
Однако, мы до сих пор не знаем точно, где находятся пределы массы коричневых карликов, границы, которые позволяют отличить их от маломассивных звезд, которые могут сжигать водород в течение многих миллиардов лет, тогда как у коричневого карлика будет короткая стадия горения, а затем более холодная жизнь. Эти пределы меняются в зависимости от химического состава коричневого карлика, например, или способа его образования, а также его начального радиуса.
Чтобы лучше понять, что это за загадочные объекты, нам нужно подробно изучить примеры. Но оказывается, что они довольно редкие. На данный момент ученые точно охарактеризовали только около 30 коричневых карликов. По сравнению с сотнями планет, которые подробно изучены астрономам, это очень мало. Тем более, если учесть, что их больший размер облегчает обнаружение коричневых карликов.
Международная команда охарактеризовала пять спутников, которые изначально были идентифицированы с помощью транзитного спутника исследования экзопланет (TESS), как объекты интереса TESS (TOI) - TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 и TOI-1213. Их называют "спутниками", потому что они вращаются вокруг своих соответствующих звезд-хозяев. Они имеют периоды от 5 до 27 дней, их радиус от 0,81 до 1,66 раз больше, чем у Юпитера, и они в 77-98 раз массивнее. Это ставит их на границу между коричневыми карликами и звездами.
Таким образом, эти пять новых объектов содержат ценную информацию. Каждое новое открытие дает дополнительные сведения о природе коричневых карликов и приносит лучшее понимание того, как они образуются и почему они так редки.
Одна из улик, которые ученые обнаружили, чтобы показать, что эти объекты являются коричневыми карликами, - это связь между их размером и возрастом. Коричневые карлики должны со временем уменьшаться в размерах по мере того, как они сжигают свои запасы дейтерия и остывают. Ученые обнаружили, что два самых старых объекта, TOI 148 и 746, имеют меньший радиус, а два младших спутника имеют больший радиус.
Однако эти объекты настолько близки к пределу, что с таким же успехом могут быть очень маломассивными звездами, и астрономы до сих пор не уверены, являются ли они коричневыми карликами. Даже с этими дополнительными объектами нам все еще не хватает цифр, чтобы сделать окончательные выводы и провести границу между коричневыми карликами и маломассивными звездами. Чтобы узнать больше, необходимы дальнейшие исследования.