IC 348: космический роддом, где нашли коричневых карликов легче Юпитера

В созвездии Персея, на расстоянии около тысячи световых лет от Земли, раскинулось облако газа и пыли, которое астрономы называют IC 348. Это не просто красивая туманность. Это активная фабрика звёзд, где прямо сейчас, на наших глазах, рождаются новые светила — и не только они.

«Джеймс Уэбб» сделал один из самых больших своих снимков именно здесь. И то, что удалось разглядеть, заставило учёных пересмотреть привычные модели звездообразования.

Где рождаются звёзды

IC 348 — это часть более крупного молекулярного облака Персея. Внутри него холодный водород под действием собственной гравитации сжимается, формируя новые звёзды. Область находится настолько близко по космическим меркам, что астрономы могут изучать её в деталях, недоступных для более далёких регионов.

Возраст скопления — всего два-пять миллионов лет. По космическим меркам это младенчество. Здесь ещё полным-полно газа и пыли, которые скрывают многие объекты от наблюдений в видимом свете. Именно поэтому IC 348 изучают в инфракрасном диапазоне — «Уэбб» видит сквозь пыль то, что недоступно наземным телескопам.

Коричневые карлики: объекты на границе

Главная цель наблюдений «Уэбба» в IC 348 — поиск коричневых карликов. Это странные объекты, которые формируются так же, как звёзды, но не набирают достаточно массы, чтобы запустить термоядерный синтез водорода в своих недрах. Они не становятся полноценными звёздами, но и не являются планетами в привычном смысле.

Самые маленькие звёзды весят около восьми процентов массы Солнца. Ниже этой границы начинается территория коричневых карликов. Найти их непросто: они холодные, тусклые и излучают в основном в инфракрасном диапазоне.

Рекордно лёгкие объекты

В 2022 году та же команда под руководством Кевина Лумана из Университета штата Пенсильвания обнаружила в IC 348 коричневые карлики массой всего в три-четыре раза больше Юпитера. Теперь «Уэбб» заглянул глубже и нашёл кое-что ещё легче.

Масса самого лёгкого из новых объектов — всего в два раза больше Юпитера. Это 0,19 процента массы Солнца. Ничего подобного раньше не находили. Существование таких объектов бросает вызов моделям, которые предсказывают, насколько маленьким может быть объект, сформировавшийся как звезда.

Диск вокруг карлика размером с планету

Но и это не всё. Один из самых лёгких коричневых карликов показал признаки диска — кольца из газа и пыли, вращающегося вокруг него. Это означает, что вокруг объекта, который сам по массе сравним с планетой, могут формироваться ещё меньшие тела.

Астрономы уже находили диски у коричневых карликов, но не у таких лёгких. Если планеты действительно формируются вокруг объектов планетной массы, это меняет представление о том, где вообще возможно планетообразование.

Новый спектральный класс

Ещё одна неожиданность ждала исследователей в спектрах этих объектов. Они обнаружили характерную особенность, которую приписали углеводородам — молекулам из водорода и углерода. Эта особенность не была предсказана атмосферными моделями и ранее не наблюдалась в атмосферах за пределами Солнечной системы.

Учёные предложили выделить такие объекты в новый спектральный класс, обозначив его буквой «H» — по наличию углеводородной полосы. Это означает, что самые холодные и лёгкие коричневые карлики могут обладать собственной химической подписью, отличающей их от всех известных объектов.

Что скрывается на заднем плане

Помимо коричневых карликов и молодых звёзд, снимок «Уэбба» запечатлел ещё несколько интересных вещей.

В верхнем правом углу видны протозвёзды — объекты, которые ещё не завершили формирование. Они выбрасывают мощные струи газа, которые врезаются в окружающее облако и создают яркие светящиеся области, известные как объекты Хербига — Аро. Один из них, HH 797, при ближайшем рассмотрении оказался двумя протозвёздами с почти параллельными потоками.

А где-то вдалеке, за облаками IC 348, можно разглядеть галактики. Одна из них — спиральная — видна почти плашмя. Другая, ещё более далёкая, демонстрирует эффект гравитационного линзирования: её свет искривлён и усилен гравитацией галактики, расположенной на переднем плане.

Почему это важно

IC 348 — не просто красивая картинка. Это лаборатория, где можно изучать, как формируются объекты на самой границе между звёздами и планетами. Найдя коричневые карлики массой в два Юпитера, астрономы получили новые ограничения на минимальную массу объектов, которые могут родиться в процессе звездообразования.

И если вокруг такого карлика действительно формируются планеты, это означает, что планетные системы могут существовать в местах, где их раньше не ждали.