НАСА: Найдено семь ультрахолодных коричневых карликов

25.08.11 Какое-то просто нашествие "открытий карликов". Американские астрономы сообщили об открытии семи ультрахолодных коричневых карликов, эффективные температуры которых лежат в диапазоне 300–500 К.

Существование коричневых карликов — тел с массой, недостаточной для поддержания стабильного термоядерного синтеза водорода, — было предсказано в начале 60-х годов прошлого века, но обнаруживать большие группы таких объектов учёные начали гораздо позже, в эпоху масштабных обзоров вроде 2MASS и SDSS. Спектры многих коричневых карликов сильно отличались от спектров холодных звёзд класса М, и для корректного описания «субзвёзд» пришлось выделить целых два новых спектральных класса, L и T. Самые холодные представители последнего класса, характеристики которых подтверждены спектроскопически, имеют эффективную температуру Тэфф в 500–700 К.

Совсем недавно астрономы оценили параметры коричневых карликов WD 0806-661B и CFBDSIR J1458+1013, расчётная эффективная температура которых составляет 300–400 К, то есть приближается к комнатной. К сожалению, снять их спектр пока не получается (WD 0806-661B оказывается слишком тусклым, а изучать CFBDSIR J1458+1013B, который находится в двойной системе, мешает его компаньон), и расчёты остаются неподтверждёнными.

После обнаружения WD 0806-661B и CFBDSIR J1458+1013B специалисты вновь заговорили о введении спектрального класса Y, необходимого для описания таких объектов. Как показывает моделирование, при снижении Тэфф до ~600 К атмосферы коричневых карликов претерпевают серьёзные химические изменения, и первым свидетельством уменьшения температуры должны стать полосы поглощения аммиака в ближней ИК-области. Когда Тэфф доходит до ~500 К, чёткие линии резонансного поглощения натрия и калия в красной части оптических спектров должны «размываться», поскольку Na будет конденсироваться из газовой фазы с образованием Na2S, а калий начнёт переходить в KCl. Если эффективная температура опускается до ~350 (~200) К, сконденсируются ещё и H2O (NH3).

Чаще всего отличительным признаком класса Y называют полосы NH3, которые появляются при относительно высокой температуре. На эти спектральные особенности и ориентировались авторы, решившие выделить первую группу карликов нового класса.

Материал для исследования — данные по 104 коричневым карликам — предоставил инфракрасный космический телескоп WISE. Отобрав семь объектов, казавшихся максимально холодными, американцы провели дополнительные фотометрические и спектроскопические наблюдения, в которых были задействованы телескопы Кек II, IRTF и «Хаббл», а также телескопы Паломарской обсерватории и обсерваторий Серро-Тололо и Лас-Кампанас.

Наиболее интересный спектр показал коричневый карлик WISEP J1828+2650, и именно его сравнивали с самым холодным из известных Т-карликов, обозначаемым как UGPS 0722-05. При сопоставлении данных учёные сразу отметили «дополнительное» поглощение в диапазоне 1,53–1,58 мкм, которое, скорее всего, даёт аммиак. Эту спектральную особенность, взятую в сочетании с некоторыми менее очевидными отличиями WISEP J1828+2650 от UGPS 0722-05, посчитали достаточно значимой для того, чтобы определить WISEP J1828+2650 и пять других коричневых карликов, которые располагаются на удалении в 9–40 световых лет от Солнца, в класс Y. Седьмая новая «субзвезда», WISEPC J0148−7202, была отнесена к классу Т9.5.

WISEP J1828+2650, таким образом, становится самым холодным из карликов, исследованных спектроскопическими методами. Утверждать, что он имеет рекордно низкую температуру, астрономы не берутся, поскольку точные параметры его «конкурентов» WD 0806-661B и CFBDSIR J1458+1013 неизвестны.

Сравнение спектров коричневых карликов, относящихся к классам Т6, Т7 и Т8 (в этой последовательности характерная эффективная температура снижается), спектра чрезвычайно холодного Т9-карлика UGPS 0722-05 и спектра одного из новых объектов, признанного эталоном класса Y0. В верхней части рисунка отмечены основные молекулярные полосы поглощения. (Иллюстрация из Astrophysical Journal.)

Полная версия отчёта опубликована в издании Astrophysical Journal; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.