В 2011 году астрономы, «охотясь» с помощью инфракрасного космического телескопа НАСА WISE (Field Infrared Survey Explorer) за самыми холодными звёздоподобными небесными телами, обнаружили новый класс таких космических объектов. Но до недавнего времени никто в действительности не знал, насколько холодна их поверхность.
Результаты нового исследования, основанного на использовании данных космического телескопа NASA Spitzer, показывают, что небесные объекты, названые коричневыми карликами, действительно самые холодные из всех известных движущихся небесных тел. Тем не менее исследования показали, что их поверхностная температура намного выше, чем изначально предполагалось, и находится в пределах 250-350 градусов по Фаренгейту (125-175 градусов Цельсия). Если сравнивать с Солнцем, то безусловно коричневые карлики холодные, ведь температура поверхности единственной звезды Солнечной системы составляет примерно 10 340 градусов по Фаренгейту (5 730 градусов Цельсия).
Чтобы достичь таких относительно низких поверхностных температур после охлаждения в течение миллиардов лет, эти объекты должны были иметь массу равную примерно 5-20 массам Юпитера. В отличие от Солнца, единственным источником энергии для этих холодных коричневых карликов является энергия гравитационного сжатия, которая зависит непосредственно от их массы. Солнце получает энергию от преобразования водорода в гелий, а коричневые карлики недостаточно горячие для того, чтобы происходил такой тип «ядерного горения».
Учёные убеждены, что результаты исследования помогут астрофизикам понять, как происходит формирование звёзд и планет.
По словам соисследователя Trent Dupuy из Hubble Fellow at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, если хотя бы один из коричневых карликов был бы обнаружен на орбите звезды, то с большой вероятность такие небесные тела перешли бы в категорию планет. Но ввиду того, что вероятнее всего, они сформировались самостоятельно, а не в формирующем планету диске, вращающемся вокруг массивных звёзд, астрономы всё ещё относят эти небесные тела к коричневым карликам, невзирая на то, что их массы порой достигают планетарных размеров.
Исследовать коричневые карлики астрономам весьма затруднительно, ибо они излучают большую часть своего света в инфракрасном диапазоне, который к тому же весьма слаб из-за низкой поверхностной температуры и небольших размеров.
Для получения точных температур астрономам были необходимы данные о расстоянии до этих объектов. Dupuy отмечает, что не возникало трудностей, если бы коричневые карлики были бы ближе, или более ярче.
Используя Spitzer, команда исследователей всё же вычислила, что коричневые карлики находятся на расстоянии порядка 20-50 световых лет от Земли. Для определения расстояния, учёные измерили их параллакс — изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона. Поскольку Spitzer вращается вокруг Солнца, необходимо было учитывать «эффект смещения». Аналогичный эффект наблюдается если держать некий объект перед лицом и поочерёдно зажмуривать то левый, то правый глаз – кажется, что положение объекта по отношению к фону изменяется.
Новые данные стали источником новых загадок для астрономов, которые изучают холодные планетоподобные атмосферы. В отличии от тёплых карликов и звезд, свойства коричневых карликов не столь активно коррелируют с температурой. Это свидетельствует о увеличении роли прочих коэффициентов, таких как конвективное смешивание, индексы химических поверхностных процессов.
В рамках проведенного исследования был изучен один из самых холодных коричневых карликов, обнаруженных WISE. Аналогичные небесные объекты, выявленные за последние 2 года на данный момент ещё недостаточно хорошо изучены. Учёные надеятся, что именно они прольют свет на некоторые нерешённые вопросы.
