«Уэбб» показал панораму звёздообразования: коричневые карлики массой с Юпитер

Это звёздное изображение ближайшей области звёздообразования IC 348 — одна из крупнейших публичных панорам, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Астрономы искали здесь коричневые карлики — объекты менее массивные, чем самые маленькие звёзды. И нашли карликов массой всего вдвое больше Юпитера. Это выводит изучение таких объектов в новый диапазон масс.

Область звёздообразования IC 348 расположена всего в 1000 световых лет от нас, в созвездии Персея. В таких регионах холодные облака молекулярного водорода сжимаются, формируя новые звёзды, — и создают светящиеся, скульптурные сцены, как эта. Процесс звёздообразования порождает удивительно разнообразные объекты: от массивных звёзд, которые сгорают за несколько миллионов лет в ядрах сверхновых, до самых маленьких и распространённых звёзд, которые живут долго и производят мощные звёздные бури.

Самые маленькие звёзды весят около 8 процентов массы Солнца. Ниже этого порога лежит странный и интригующий класс объектов — коричневые карлики. Они формируются так же, как звёзды, через коллапс молекулярных облаков, но, в отличие от звёзд, их ядра никогда не становятся достаточно горячими, чтобы запустить синтез водорода в гелий. Правда, многие из них ненадолго зажигают дейтерий — тяжёлый водород — в ранние периоды жизни.

Что оставалось неясным и что исследователи надеялись выяснить с помощью чувствительных инструментов «Уэбба», — это насколько малы самые маленькие объекты, создаваемые процессом звёздообразования. Иными словами, каков самый маленький коричневый карлик?

Что нашли

Исследователи, искавшие ответ на этот вопрос, впервые использовали «Уэбб» для изучения IC 348 в 2022 году. Тогда они обнаружили коричневых карликов массой от трёх до четырёх масс Юпитера. Теперь та же команда применила «Уэбб», чтобы проникнуть в этот регион ещё глубже в поисках ещё меньших коричневых карликов.

В 2024 году команда использовала камеру ближнего инфракрасного диапазона NIRCam, чтобы запечатлеть тёплое свечение молодых коричневых карликов и новорождённых звёзд, которые мы видим на этом новом изображении IC 348. Отобрав кандидатов в коричневые карлики по их цвету и яркости, исследователи затем в 2025 году применили спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec для спектроскопических наблюдений, чтобы изучить массы этих карликов.

Эти глубокие наблюдения «Уэбба» выявили нечто поразительное: коричневых карликов массой всего вдвое больше Юпитера — всего 0,19 процента массы Солнца. Это самые маломассивные из известных коричневых карликов, и их существование бросает вызов моделям звёздообразования.

Помимо открытия этих неожиданно лёгких коричневых карликов, наблюдения «Уэбба» содержали и другие сюрпризы. Один из самых лёгких новооткрытых карликов показал признаки диска — это позволяет предположить, что вокруг него могут формироваться планеты, хотя сам карлик по массе сравним с планетой.

Изучая спектры коричневых карликов IC 348, команда также обнаружила особенность, которую приписала углеводородам — молекулам, состоящим только из водорода и углерода. Эта особенность наблюдалась только в атмосферах самых маломассивных коричневых карликов, что позволяет предположить: эти экстремальные объекты могут принадлежать к отдельному спектральному классу.

Что ещё видно на снимке

Звёзды и коричневые карлики IC 348 — не единственные достопримечательности на этом фото. В правом верхнем углу изображения находится ярко детализированное скопление протозвёзд. Некоторые из них сопровождаются объектами Хербига — Аро: светящимися областями, которые образуются, когда струи от растущих новорождённых звёзд врезаются в газ и пыль вокруг звезды.

Длинный узкий объект, ориентированный горизонтально в этом углу, — это HH 797, который ранее был представлен как «Картинка месяца» от «Уэбба». При внимательном рассмотрении этот источник оказывается двумя протозвёздами с почти параллельными потоками. Чуть правее HH 797 находится источник в форме пропеллера HH 211, который сочетает узкие струи и более широкие потоки и также был показан на предыдущем снимке.