Телескоп Вебба розкриває таємниці "невдалих зірок" у туманності Полум'я

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) здійснив унікальне дослідження туманності Полум'я, розташованої приблизно за 1 мільйон світлових років від Землі.

Вчені зосередилися на виявленні так званих "невдалих зірок" – коричневих карликів, які зароджуються подібно до зірок, але не накопичують достатньо маси для початку ядерного синтезу водню.

Результати дослідження науковці опублікували в The Astrophysical Journal Letters, пише Space.com.

Коричневі карлики – це проміжний клас об'єктів між планетами-гігантами та зірками. Їхня маса коливається від 13 до 75 мас Юпітера, що становить приблизно 1,3% – 7,5% від маси Сонця.

Хоча деякі коричневі карлики здійснюють ядерний синтез, вони залишаються набагато тьмянішими за звичайні зірки. Найлегше їх знайти в молодих зоряних скупченнях, таких як туманність Полум'я, де вони ще випромінюють залишкове тепло.

За допомогою інфрачервоного випромінювання JWST зміг "пробитися" крізь густі газові та пилові хмари. На знімках вчені побачили вільноплаваючі об’єкти, маса яких лише у два-три рази більша за Юпітера.

Це справжній прорив, оскільки такі об'єкти можуть бути найменшими відомими коричневими карликами або навіть "протокарликами" – фрагментами газових хмар, що ще не завершили свого формування.

"Метою цього проєкту було дослідити фундаментальні межі формування зірок і коричневих карликів. Телескоп Джеймса Вебба дозволив нам виявити найтьмяніші й найменші об’єкти цього типу", – пояснює керівник дослідження Метью Де Фуріо з Техаського університету в Остіні.

Як формуються коричневі карлики

Коричневі карлики "народжуються" завдяки процесу, що називається фрагментацією – коли великі хмари газу та пилу під впливом гравітації розпадаються на менш щільні структури.

Якщо фрагмент отримує достатньо маси, він стає протозорею, починає нагріватися і, досягнувши потрібної температури та щільності, запускає термоядерні реакції. Якщо ж маси недостатньо, гравітація продовжує стискати об’єкт, але термоядерного синтезу не відбувається – так з’являється коричневий карлик.

"Охолодження цих хмар відіграє важливу роль, оскільки, якщо всередині залишається багато тепла, воно протидіє гравітаційному стисненню", – додає співавтор дослідження Майкл Майєр з Університету Мічигану.

Попередні теорії припускали, що найменші коричневі карлики можуть мати масу від 1 до 10 Юпітерів. Однак нові дані JWST можуть знизити цей поріг.

"Що менша маса, то менше ми знаходимо об’єктів. Фактично, ми майже не знаходимо об'єктів масою менше, ніж у 2-3 Юпітери, хоча, якби вони існували, JWST мав би їх зафіксувати", – каже Де Фуріо.

Ці відкриття підтверджують, що коричневі карлики є ключем до розуміння процесів формування зірок і планет.

"У найближчі п’ять років наше завдання – розібратися, де проходить межа між планетами і коричневими карликами. JWST дає нам унікальну можливість відповісти на це питання", – підсумовує Майєр.