«Джеймс Вебб» відкриває найменші коричневі карлики: новий погляд на народження зірок

Алан Чумак
-
The NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope recently observed IC 348, a star-forming region just 1000 light-years away. This is one of the largest Webb images released to the public so far. This near-infrared vista of IC 348 reveals a collection of objects called brown dwarfs, which are smaller than the smallest stars. Researchers used the unparalleled sensitivity of Webb’s NIRCam (Near-Infrared Camera) to track down the smallest brown dwarfs in IC 348, which weigh in at just just twice the mass of Jupiter. These are the least massive brown dwarfs known, and their existence poses challenges to models of how stars form. In addition to the brown dwarfs and young stars scattered across the swirling nebula, this image provides a unique perspective on a handful of protostars, which can be seen in the upper-right corner. These protostars are ejecting powerful jets that have crashed into the gas and dust surrounding them, creating luminous regions called Herbig-Haro objects. [Image Description: A star-forming region. It is blanketed in thick clouds of gas and dust, millions of kilometres across, that form swirling patterns. Bright stars are scattered throughout the clouds, with the densest cluster situated in the centre of the scene. Each is crowned with six long points created by the optics of the telescope’s mirrors. In the upper right, a couple of hidden stars blast out long, glowing jets of material.]

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» (JWST) представив приголомшливий панорамний знімок регіону зореутворення IC 348, розташованого всього за 1000 світлових років від Землі. Це одне з найбільших зображень, отриманих телескопом, яке дозволило вченим зазирнути в процеси народження зірок і зробити значне відкриття: виявлено коричневі карлики з масою лише вдвічі більшою за Юпітер. Це відкриття ставить під сумнів сучасні моделі формування зірок і розширює межі вивчення цих загадкових об’єктів.

Зазирнувши в колиску зірок

Регіон IC 348 у сузір’ї Персея є активною зоною, де космічні хмари молекулярного водню стискаються, утворюючи нові зірки. Ці процеси народжують дивовижні об’єкти: від масивних зірок, що вибухають як наднови, до найменших і найдовговічніших зірок, які можуть переживати потужні зоряні шторми. Саме дослідження цих найменших об’єктів, зокрема коричневих карликів, стало головною метою вчених, які використали потужні інструменти JWST.

Коричневі карлики – це об’єкти, менш масивні за найменші зорі. Вони формуються так само, як і зірки, шляхом колапсу молекулярних хмар, але їхні ядра ніколи не нагріваються достатньо, щоб розпочати термоядерний синтез водню в гелій. Вчені сподівалися з’ясувати, наскільки малими можуть бути ці об’єкти, і чи існують коричневі карлики, маса яких наближається до маси планети.

Відкриття найменших: виклики для теорій

У 2022 році команда дослідників вже використовувала JWST для вивчення IC 348 і виявила коричневі карлики з масою від трьох до чотирьох мас Юпітера. Нове дослідження, проведене у 2024 році за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam), дозволило глибше зазирнути в регіон і виявити коричневі карлики з масою лише вдвічі більшою за Юпітер. Це становить лише 0,19% від маси Сонця, роблячи їх найменшими відомими коричневими карликами.

Ці глибинні спостереження JWST, підкріплені подальшими спектроскопічними дослідженнями за допомогою приладу NIRSpec у 2025 році, показали, що такі крихітні коричневі карлики існують. Їхня наявність ставить під сумнів сучасні моделі формування зірок, які, можливо, недооцінюють здатність космічних хмар формувати такі легкі об’єкти. Крім того, один з найменших виявлених коричневих карликів мав ознаки диска, що може свідчити про формування планет навколо нього, незважаючи на його масу, порівнянну з планетарною.

Додатковим відкриттям стало виявлення в атмосферах найменших коричневих карликів ознак вуглеводнів – молекул, що складаються лише з водню та вуглецю. Це може свідчити про те, що ці екстремальні об’єкти належать до окремого спектрального класу. Окрім зірок та коричневих карликів, на зображенні також видно протозірки та об’єкти Гербіга-Аро, що утворюються внаслідок виверження струменів із молодих зірок, створюючи вражаючі космічні пейзажі.

ПОВ'ЯЗАНІ СТАТТІЩЕ ВІД АВТОРА