У «пустелі коричневих карликів» знайшовся масивний коричневий карлик

Астрономи виявили один з наймасивніших коричневих карликів, відомих на сьогоднішній день, який за своїми властивостями потрапляє в так звану «пустелю коричневих карликів». Такі відкриття можуть допомогти розібратися в механізмах формування подібних об'єктів і відстежити масовий кордон між планетами-гігантами і коричневими карликами. Препринт статті опубліковано на сайті arXiv.org

Масовий кордон між газовими гігантами і коричневими карликами досі точно не встановлений через відсутність добре вивчених об'єктів у цьому діапазоні мас. Коричневим карликом у класичному розумінні вважається субзоряний об'єкт масою від 13 до 80 мас Юпітера, в ядрі якого йдуть реакції синтезу за участю ядер дейтерію і літію. Точні межі по масі залежать від прийнятих моделей і внутрішнього хімічного складу карлика. Ще одна відмінність між планетами-гігантами і коричневими карликами полягає в різних механізмах їх утворення - карлики утворюються за рахунок гравітаційного колапсу і зберігають елементний склад міжзоряного середовища, в той час як за формування планет-гігантів відповідальні процеси аккреції на ядро, яке має велику металічність, ніж зірка-господар. Тим не менш, існують кілька різних класифікацій, в яких коричневих карликів відносять то до планет-гігантів, то до зірочних об'єктів.

З більш ніж двох тисяч відомих сьогодні коричневих карликів лише близько 400 є супутниками зірок, решта являють собою поодинокі об'єкти. Спостереження показують, що коричневих карликів з масою від 35 до 55 мас Юпітера, розташованих менш ніж у трьох астрономічних одиницях від своїх зірок вкрай мало, це явище отримало позначення «пустеля коричневих карликів» і може бути пов'язане з різними механізмами формування таких об'єктів. Ще одне спостережливе обмеження полягає в нестачі коричневих карликів з масою від 3 до 13 мас Юпітера на дуже близьких орбітах (менше 0,2 астрономічної одиниці) до своїх зірок. Щоб розібратися в причинах подібних явищ, необхідно поспостерігати ще більшу кількість об'єктів такого типу.

Астрономи на чолі з Кариною Перссон (Carina M. Persson) повідомили про виявлення масивного коричневого карлика EPIC 212036875 b на орбіті навколо зірки спектрального типу F7 V, яка приблизно в 1,12 разів важча за Сонце і має радіус в 1,4 рази більше сонячного. Вік зірки оцінюється приблизно в 5,1 мільярда років.

Спочатку карлик був виявлений в даних орбітального телескопа «Кеплер», отриманих в період з грудня 2017 року по лютий 2018 року. Подальші спостереження за допомогою TCS, Північного оптичного телескопа, 2,7-метрового телескопа в обсерваторії Макдональда, 3,5-метрового телескопа WIYN і 8-метрового телескопа «Субару» дозволили дізнатися масу об'єкта і переконатися у відсутності у нього супутників або фонових зірок, які могли б дати схожий сигнал при використанні мету транзитній фотометрії.

EPIC 212036875 b здійснює один оборот навколо своєї зірки приблизно за 5,17 земних дня і знаходиться на відстані близько 0,06 астрономічних одиниць від неї. Рівноважна температура карлика оцінюється приблизно в 1450 кельвін, маса становить 51 масу Юпітера, а радіус 0,83 радіуса Юпітера, за своїми властивостями він потрапляє в «пустелю коричневих карликів», що робить його досить цікавим об'єктом для подальшого вивчення. Передбачається, що EPIC 212036875 b сформувався через гравітаційну нестійкість у зовнішній частині протопланетного диска, а потім мігрував на поточну орбіту протягом перших декількох мільйонів років життя.

Раніше ми розповідали про те, як астрономи зареєстрували суперпотужний спалах, що стався на коричневому карлику L-типу, в ході якого зірка збільшила свою яскравість в десять тисяч разів.