Дуэт красного и коричневого карликов подтвердили тремя методами наблюдений

Красные и особенно коричневые карлики тусклы и труднодоступны для наблюдений. Но объединив три астрофизических метода, ученые смогли измерить параметры системы из красного и коричневого карликов и узнать о бурной атмосфере последнего.

Объединив возможности наземных и космических телескопов, астрономы открыли новый коричневый карлик — объект, который находится между звездой и планетой. Оба они вращаются вокруг красного карлика. Система находится на расстоянии около 55 световых лет от Земли. Инфракрасные наблюдения выявили изменения в яркости коричневого карлика, что позволяет предположить, что в его атмосфере формируются и перемещаются облака и ударные грозовые фронты.

В нашей галактике наиболее распространенным типом звезд являются небольшие холодные звезды, известные как М-карлики, или красные карлики. Они составляют более половины всех звезд Млечного Пути. Поскольку М-карлики по своей природе тусклые, было сложно определить, у скольких из них есть планеты или еще более тусклые коричневые карлики в качестве компаньонов. Коричневые карлики слишком легкие, чтобы светить, как обычные звезды, но при этом они тяжелее планет, поэтому они занимают промежуточное положение между ними. Понимание того, как часто встречаются такие спутники и какова их масса и морфология, критически важно для изучения процессов формирования и эволюции звезд и планет.

Система двух карликов

Спутник J1446B по массе примерно в 60 раз превосходит Юпитер и вращается вокруг своей звезды на расстоянии, в 4,3 раза превышающем расстояние между Землей и Солнцем, совершая один оборот примерно за 20 земных лет. Кроме того, наблюдения в ближнем-инфракрасном диапазоне выявили колебания яркости примерно на 30%, что указывает на возможную облачную активность или атмосферную циркуляцию на коричневом карлике.

Исследование с пространным заголовком «Прямые визуальные наблюдения за компаньонами в рамках стратегической программы Subaru/IRD II; открытие компаньона-коричневого карлика вокруг близлежащего карлика спектрального класса M LSPM J1446+4633» опубликовано в The Astronomical Journal.

Телескоп SubaruИсточник: https://commons.wikimedia.org/

Тайчи Уяма, исследователь из Японского центра астробиологии и ведущий автор статьи, отметил в предисловии, что изучение «погоды» на этих далеких объектах не только помогает нам понять, как формируется их атмосфера, но и дает информацию для более масштабного поиска потенциально обитаемых планет за пределами Солнечной системы.

Ключом к этому открытию стало сочетание трех взаимодополняющих методов наблюдения:

• Точных измерений лучевой скорости с помощью инфракрасного доплеровского метода (IRD) на телескопе «Субару»
• Прямых изображений, полученных с помощью обсерватории Кека
• Астрометрических измерений движения звезды-хозяйки с помощью космического аппарата Gaia

Проанализировав все три набора данных, команда точно определила массу и орбиту спутника. В частности, решающую роль сыграли данные, полученные в течение шести лет в рамках стратегической программы (IRD-SSP) телескопа «Субару». Данные о радиальной скорости сами по себе не позволяют устранить неоднозначность между массой и наклоном орбиты, но добавление прямых изображений и астрометрии Gaia устраняет эту неопределенность.

Моделирование орбиты J1446B. Слева: предполагаемая орбита, выведенная на основе прямых изображений обсерватории Кека (синяя точка в правом верхнем углу) и ускорения движения родительской звезды, измеренного Gaia (красная стрелка). По осям отложены прямое вИсточник: https://phys.org/

Предыдущие исследования продемонстрировали эффективность сочетания астрометрии телескопов Hipparcos и Gaia с прямыми изображениями для обнаружения и определения характеристик компаньонов. Однако Hipparcos не мог измерить положение тусклых красных карликов, таких как J1446. В этом исследовании впервые для такой системы были использованы только данные Gaia, что позволило успешно определить орбиту и динамическую массу коричневого карлика-компаньона.

Открытие является важным ориентиром для проверки сценариев формирования коричневых карликов и моделей их атмосфер. Будущие наблюдения могут позволить исследователям составить карту погодных условий на этом необычном объекте. Результат демонстрирует эффективность сочетания наземных и космических телескопов для поиска скрытых миров за пределами Солнечной системы.