Учёные обнаружили, что хорошо изученный космический объект, известный как Gliese 229B, на самом деле состоит из двух коричневых карликов, которые вращаются на близких орбитах друг вокруг друга.

Это открытие, сделанное группой астрономов из Калифорнийского технологического института (Caltech), означает, что Gliese 229B является первым в своём роде тесным коричневым карликом, что увеличивает надежду на то, что во Млечном Пути есть и другие такие же экзотические системы.

«Gliese 229B считался образцовым коричневым карликом. И теперь мы знаем, что всё это время ошибались относительно природы объекта. Их не один, а два. Мы просто не могли исследовать эти звёзды так близко до сих пор», — сказал член команды и исследователь Калифорнийского технологического института (Caltech) Джерри В. Сюань.

Иллюстрация, показывающая пару близко вращающихся коричневых карликов. Источник: Robert Lea, Canva

Коричневые карлики получили прозвище «неудавшиеся звезды», потому что они формируются из коллапсирующих облаков газа и пыли, как «обычные» звёзды, но не могут собрать достаточно массы из того, что осталось от этого облака, чтобы вызвать синтез водорода в гелий в своих ядрах. Gliese 229B находится в 19 световых годах от нас, где она вращается вокруг красного карлика под названием Gliese 229. В 1995 году она стала первым известным коричневым карликом.

Открытие означает, что Gliese 229B — это не один объект с массой примерно в 70 масс Юпитера, а два: один коричневый карлик с массой примерно в 38 масс газового гиганта Солнечной системы и другой с массой около 34 масс Юпитера. Двойственная природа Gliese 229 B поднимает вопрос о том, как образуются столь тесно связанные системы коричневых карликов.

«Открытие того, что Gliese 229B является двойной звездой, не только разрешает противоречие между её массой и светимостью, но и значительно углубляет наше понимание коричневых карликов, которые находятся на грани между звёздами и гигантскими планетами», — сказал член исследовательской группы, профессор астрономии Калифорнийского технологического института имени Дэвида Моррисро Димитрий Моэт.

Коричневые карлики интересны астрономам, поскольку, по крайней мере с точки зрения массы, они заполняют пробел между самыми массивными планетами и наименее массивными звёздами. Обычно считается, что эти «несостоявшиеся звёзды» обладают массой от 13 до 80 масс Юпитера.

Команда использовала Паломарскую обсерваторию, чтобы обнаружить, что в атмосфере Gliese 229B содержится метан. Это свойственно массивным газовым гигантам, но не звёздам, а это значит, что сходство Gliese 229B со звездой намекает на её природу как недостающего звена между планетами и звездами.

Сравнение размеров Солнца, коричневого карлика, Юпитера и Земли. Источник: Robert Lea, Canva

За три десятилетия с момента открытия Gliese 229B астрономы интенсивно изучали систему, обнаружив, что даже для «неудавшейся звезды» она слишком тусклая для своей массы. Это привело к предположению, что Gliese 229B должна быть двумя коричневыми карликами, а не одним. Тем не менее, наблюдение этой двойственной природы ускользало от астрономов.

Сюань и его коллеги смогли добиться успеха, обратившись к двум разным инструментам, оба из которых установлены на Очень Большом Телескопе (VLT), расположенном в районе пустыни Атакама на севере Чили. Интерферометр GRAVITY позволил исследователям пространственно разделить Gliese 229B на два тела, в то время как криогенный инфракрасный спектрограф высокого разрешения (CRIRES+) позволил обнаружить спектры от обоих объектов.

Последний инструмент выявил красное смещение одного коричневого карлика, «сжатие» длин волн света, указывающее на то, что объект удаляется от Земли, и синее смещение второго коричневого карлика, растяжение длины волны света, указывающее на движение к Земле.

Так был открыт дуэт коричневых карликов Gliese 229Ba и Gliese 229Bb.

«Эти два объекта, вращающиеся друг вокруг друга, на самом деле меньше по радиусу, чем Юпитер. Они выглядели бы довольно странно на нашем ночном небе, если бы у нас было что-то подобное в Солнечной системе. Это самое захватывающее и увлекательное открытие в субзвёздной астрофизике за последние десятилетия», — сказала Ребекка Оппенгеймер, которая также была частью команды, стоящей за этим новым открытием.

Иллюстрация траектории вращения вокруг друг друга двух коричневых карликов Gliese 229Ba и Gliese 229Bb. Источник: K. Miller, R. Hurt (Caltech / IPAC)

Хотя формирование тесных двойных коричневых карликов остаётся загадкой, вполне возможно, что коллапсирующее облако газа и пыли, породившее эти объекты, могло распасться на два, создав два «семечка» коричневых карликов. Эти «семена» затем могли стать гравитационно связанными, что привело к рождению системы Gliese 229B.

Теперь команда намерена открыть поиски более близких коричневых карликовых двойных звёзд с помощью таких инструментов, как Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), расположенных в обсерватории WM Keck на Гавайях. Они надеются, что в поисках поможет и будущий инфракрасный спектрограф высокого разрешения для характеристики экзопланет (HISPEC) обсерватории Keck, который в настоящее время строится в Калтехе.

«Так приятно видеть, что почти 30 лет спустя произошло новое событие. Теперь эта двойная система снова ошеломляет», — сказал Шри Кулкарни, профессор астрономии и планетологии Калтеха, который не входил в эту команду, но был одним из первооткрывателей Gliese 229B..

Исследование Gliese 229Ba и Gliese 229Bb было опубликовано в журнале Nature 16 октября.

Подробнее на iXBT