Случайное открытие указывает на существование скрытой группы космических тел

Коричневые карлики — это не совсем звезды и не совсем планеты, и новое исследование предполагает, что в нашей галактике их может быть больше, чем думали ученые ранее.

Новое исследование предлагает дразнящее объяснение того, как появился странный космический объект под названием WISEA J153429.75-104303.3 по прозвищу «Авария». Авария — коричневый карлик. Хотя они формируются как звезды, эти объекты не обладают достаточной массой, чтобы начать ядерный синтез — процесс, который заставляет звезды сиять. и пока коричневые карлики Иногда астрономам сложно дать характеристику, но они хорошо понимают их общие характеристики.

Или они делали это, пока не нашли это.

Свое название авария получила после того, как была обнаружена по счастливой случайности. Он пропускал регулярные поиски, потому что он не похож ни на один из более чем 2000 коричневых карликов, обнаруженных на данный момент в нашей галактике.

С возрастом коричневые карлики остывают, и их светимость меняется в зависимости от длины волны света. Это ничем не отличается от того, как некоторые металлы при нагревании меняют цвет от ярко-белого до темно-красного при охлаждении. Инцидент сбил ученых с толку, потому что он был слабым на некоторых ключевых длинах волн, что указывало на то, что он был очень холодным (и старым), но яркий на других, что указывало на перегрев.

«Этот объект превзошел все наши ожидания», — сказал Дэйви Киркпатрик, астрофизик IPAC из Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. В своем новом исследовании он и его коллеги выдвигают гипотезу о появлении в Письма в астрофизический журнал, что возраст события может составлять от 10 до 13 миллиардов лет — по крайней мере, в два раза больше среднего возраста других известных коричневых карликов. Это означает, что они образовались, когда наша галактика была намного меньше и имела другой химический состав. Если это так, вероятно, поблизости от галактики прячется еще больше этих древних коричневых карликов.

странный профиль

Впервые авария была обнаружена аппаратом исследования околоземного инфракрасного излучения (NEOWISE), запущенным в 2009 году под названием WISE и управляемым Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Поскольку коричневые карлики являются относительно холодными объектами, они часто излучают инфракрасный свет или волны длиннее, чем может видеть человеческий глаз.

Чтобы выяснить, почему авария могла иметь, казалось бы, противоречивые свойства — одни предполагают, что здесь очень холодно, другие — намного теплее — ученым требовалось больше информации. Поэтому они наблюдали его в дополнительных инфракрасных длинах волн с помощью наземного телескопа в обсерватории WM Keck на Гавайях. Но коричневый карлик выглядел настолько тусклым на этих длинах волн, что не мог его вообще обнаружить, что, по-видимому, подтвердило их предположение о том, что он был слишком холодным.

Затем они намеревались определить, было ли затемнение вызвано тем, что авария находилась дальше от Земли, чем ожидалось. Но это было не так, согласно точным измерениям расстояний космическими телескопами НАСА Хаббл и Спитцер. После определения расстояния до объекта — около 50 световых лет от Земли — команда поняла, что он движется со скоростью около полумиллиона миль в час (800000 км / ч). Это намного быстрее, чем все другие известные коричневые карлики, существующие на таком расстоянии от Земли, а это означает, что они, возможно, в течение длительного времени кружили по галактике, встречая массивные объекты, ускоряющие их собственной гравитацией.

Имея массу свидетельств того, что инцидент очень старый, исследователи предположили, что его странные характеристики вовсе не странные и что это может свидетельствовать о его возрасте.

Когда Млечный Путь сформировался около 13,6 миллиарда лет назад, он почти полностью состоял из водорода и гелия. Другие элементы, такие как углерод, образовались внутри звезд; Когда самые массивные звезды взорвались как сверхновые, они разбросали элементы по всей галактике.

Метан, состоящий из водорода и углерода, обычен для большинства коричневых карликов, температура которых близка к температуре инцидента. Но световой профиль The Accident показывает, что в нем очень мало метана. Как и все молекулы, метан поглощает световые волны определенной длины, поэтому богатый метаном коричневый карлик будет слабым на этих длинах волн. Напротив, падающий свет яркий на тех длинах волн, что может указывать на низкий уровень метана.

Таким образом, световой профиль Аварии может соответствовать изображению очень старого коричневого карлика, который сформировался, когда галактика была еще бедной углеродом. Слишком мало углерода в образовании означает слишком мало метан в его атмосфере сегодня.

«Неудивительно найти коричневого карлика такого возраста, но удивительно найти карлика у нас на заднем дворе», — сказал Федерико Марокко, астрофизик IPAC из Калифорнийского технологического института, который руководил новыми наблюдениями с помощью телескопов Кека и Хаббла. «Мы ожидали, что коричневые карлики будут существовать в этом возрасте, но мы также ожидали, что они будут невероятно редкими. Шанс найти коричневых карликов очень близок к Солнечная система Это может быть удачное совпадение или говорит нам, что это встречается чаще, чем мы думали ».

счастливая случайность

Чтобы найти более древних коричневых карликов, таких как The Accident, — если бы они там были — исследователям, возможно, пришлось бы изменить способ поиска этих вещей.

Аварию обнаружил ученый Дэн Касильден, который использовал созданную им онлайн-программу для поиска коричневых карликов в данных NEOWISE. Небо полно объектов, излучающих инфракрасный свет; В целом кажется, что эти объекты остаются неподвижными в небе из-за большого расстояния от Земли. Но поскольку коричневые карлики настолько тусклые, их можно увидеть только тогда, когда они относительно близко к Земле, а это означает, что ученые могут наблюдать, как они движутся по небу в течение месяцев или лет. (NEOWISE рисует все небо примерно раз в полгода.)

Казелден попытался удалить неподвижные инфракрасные объекты (например, далекие звезды) с карт NEOWISE и выделить движущиеся объекты, которые имеют свойства, аналогичные свойствам известных коричневых карликов. Он смотрел на одного из кандидатов в коричневые карлики, когда заметил другой, более слабый объект, быстро движущийся по экрану. Это будет WISEA J153429.75-104303.3, который не выделен, потому что он не соответствует программному профилю коричневого карлика. Кассельден поймал ее случайно.

«Это открытие говорит нам о том, что в формациях коричневых карликов больше разнообразия, чем мы видели до сих пор», — сказал Киркпатрик. «Скорее всего, там будут и более странные вещи, и нам нужно подумать о том, как их искать».

Космический корабль WISE был запущен в 2009 году и был переведен в спящий режим в 2011 году после завершения своей основной миссии. В сентябре 2013 года НАСА повторно активировало космический корабль с основной целью сканирования объектов, сближающихся с Землей, или ОСЗ, и миссия и космический корабль были переименованы в NEOWISE. JPL, подразделение Калифорнийского технологического института, управляет и управляет WISE для Управления научных миссий НАСА (SMD). Миссия была отобрана на конкурсной основе в рамках программы исследователей НАСА, управляемой Центром космических полетов им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. NEOWISE — это проект Лаборатории реактивного движения (JPL), подразделения Калифорнийского технологического института и Университета Аризоны, при поддержке Координационного управления планетарной защиты НАСА.