Астрономы раскрыли тайну возраста редкого коричневого карлика

На вершине гавайского вулкана Мауна-Кеа, там, где воздух почти прозрачен, а дрожание атмосферы минимально, телескопы уже два десятилетия следят за одной и той же системой — HR 7672. В 2002 году астрономы получили её первое прямое изображение. Тогда, на заре эры адаптивной оптики, учёные сумели сфотографировать тусклого спутника возле солнцеподобной звезды. Это был коричневый карлик, и он стал одним из первых, кого удалось разглядеть вблизи.

С тех пор HR 7672B не даёт исследователям покоя.

Коричневые карлики — странные объекты. Слишком массивные, чтобы считаться планетами, и слишком лёгкие, чтобы запустить в своих недрах устойчивую термоядерную реакцию, как настоящие звёзды. Они живут иначе. У них нет внутреннего источника энергии. Они рождаются горячими, но затем, миллиард за миллиардом лет, медленно остывают и тускнеют. Вопрос в том — как именно? Какие физические процессы управляют этим охлаждением? Проверить теоретические модели долгое время было невозможно: для этого нужно знать точный возраст объекта, а откуда его взять у тускнеющего шара газа, который не подаёт признаков жизни?

И вот недавно команда Института астрономии Университета Гавайев нашла способ. Используя инструмент Keck Planet Finder на том же телескопе Кека, они вцепились в звезду. Не в коричневый карлик-спутник, а в его солнцеподобную хозяйку.

Астрономы отследили микроскопические пульсации в её свете — колебания с периодом около пяти минут. Эти дрожания, подобные ударам колокола, несут в себе информацию о внутреннем устройстве звезды, а значит — и о её возрасте. Расчёт дал цифру: 2,3 миллиарда лет.

Коричневый карлик родился одновременно со своей звездой. Значит, его возраст теперь известен с той же точностью.

«Это как если бы у объекта, который мы пытались понять годами, наконец появились надёжные часы», — говорит ведущий автор исследования Ягуанг Ли.

Теперь у астрономов появилось то, чего им не хватало: реперная точка. Известны масса коричневого карлика, его светимость, и теперь — точный возраст. Разные теоретические модели предсказывали разную скорость остывания таких объектов. Команда Ли подставила новые данные в несколько теорий и увидела: лучше всего с реальностью совпадают более новые модели, те, что учитывают сложные внутренние процессы в недрах коричневых карликов.

Интересная деталь этого исследования лежит на поверхности, хотя о ней редко говорят. Карьерные пути двух учёных пересеклись на системе HR 7672, но с разницей в два десятилетия. Майкл Лю, который открыл коричневый карлик в 2002 году, работает в том же институте. Теперь его коллега Ягуанг Ли, используя новое поколение инструментов, завершил работу, начатую тогда. Система, найденная на заре адаптивной оптики, стала калибровочным камнем для астрофизики на десятилетия вперёд.

Однако один вопрос остаётся открытым. Если коричневые карлики остывают и тускнеют предсказуемым образом, то почему некоторые из них ведут себя иначе, чем предписывают даже лучшие модели? Что скрывается в их недрах — дополнительный источник тепла, неизвестные химические процессы, или, может быть, тёмная материя, которая вмешивается в их эволюцию? Система HR 7672B теперь главный свидетель. За ней будут следить дальше. И если её поведение однажды отклонится от расчётов, учёным придётся пересматривать не только модели коричневых карликов, но и кое-что более фундаментальное.