Эксперт Эксперт - Эксперт № 07 (2014)

Вал открытий

Первым космическим объектом, получившим официальный статус коричневого карлика, стал Teide 1, обнаруженный в 1994 году группой испанских астрофизиков под руководством Рафаэля Реболов звездном скоплении Плеяды на расстоянии примерно 400 световых лет от Земли. Своим названием объект обязан телескопу обсерватории Тейде на острове Тенерифе (Канарские острова), при помощи которого его и удалось засечь. Спустя год после своего формального открытия Teide 1 был признан научным сообществом именно коричневым карликом. Тогда же объявился коричневый карлик номер два — объект Gliese 229, найденный японскими астрономами в небольшом созвездии Заяц, расстояние до которого составляло лишь 19 световых лет. Далее в течение весьма короткого времени астрофизики смогли выявить порядка нескольких десятков схожих объектов в самых различных регионах Вселенной.

Эти быстрые успехи охотников за коричневыми карликами объяснялись прежде всего заметным технологическим прогрессом, достигнутым земными астрономами с конца 80-х годов прошлого века в конструировании новых телескопов, работающих в инфракрасном диапазоне и оборудованных высокочувствительными матрицами большого размера.

Именно в этом световом диапазоне относительно слабое излучение, исходящее от коричневых карликов, оказалось наиболее уловимым, и после запуска в эксплуатацию целой серии таких гигантских инфракрасных наземных телескопов процесс их обнаружения ускорился.

В новом тысячелетии дополнительную важную лепту в поиск таких объектов, безусловно, внесли и космические телескопы, оснащенные детекторами инфракрасного излучения. Особенно отличились на этом фронте специализированный телескоп-обсерватория NASA Spitzer, запущенный на гелиоцентрическую орбиту в августе 2003 года, и новейший телескоп, отправленный NASA в космос в декабре 2009 года.

Отметим также, что заметному ускорению процесса экспериментального обнаружения коричневых карликов в немалой степени способствовало появление достаточно простого и при этом высокорезультативного аналитического метода, предложенного пионером этого направления Рафаэлем Реболо, — так называемого литиевого теста. Дело в том, что у всех «нормальных» звезд процесс полного сжигания лития занимает немногим более 100 млн лет, тогда как в коричневых карликах этот легчайший химический элемент сохраняется на протяжении свыше 10 млрд лет. Отталкиваясь от этой понятной арифметики, при условии обнаружения в спектре «холодной звезды» литиевой линии вероятность того, что она на самом деле является коричневым карликом, составляет почти 100%.

Впрочем, в формировании спектра холодных (с температурой меньше 1500 градусов Кельвина) коричневых карликов заметную роль должен играть также метан (СН sub 4 /sub ). В частности, такие сильные метановые полосы в спектре были обнаружены у объекта Gliese 229В.

К настоящему времени число официально зарегистрированных коричневых карликов разных типов, температур и возрастов составляет уже около двух тысяч, и с каждым годом число открытий возрастает.

Так, коричневые карлики найдены почти во всех ближайших к нам звездных системах: в 2003 году в окрестностях звезды Эпсилон Индейца, находящейся от Земли на расстоянии около 12 световых лет, была обнаружена система, состоящая сразу из двух сравнительно холодных коричневых карликов с четко выраженными молекулярными линиями метана в спектре. Несколько позднее в телескопы попался одинокий карлик WISE 1506+7027 в созвездии Малая Медведица (11,1 светового года от Земли). Наконец, как уже упоминали выше, последними и самыми близкими нашими соседями из коричневокарликового семейства стала пара Luhman 16А и 16В, открытая в феврале 2013 года американским астрономом Кевином Луманомв созвездии Паруса.

Быстро растет и выявленное разнообразие спектральных классов коричневых карликов. Астрофизическим истеблишментом уже официально признаны четыре больших семейства: коричневые карлики спектральных классов M, L, T и Y. М-класс — самые горячие, звездоподобные космические объекты (более того, к этому классу относят и самые холодные из обычных звезд), и далее по нисходящей. Объекты последнего, пока еще самого малочисленного, спектрального класса Y очень холодные, с поверхностной температурой менее 500 градусов Кельвина. Обнаружить Y-карлики из-за их низкой температуры намного сложнее, и первый объект этого класса был открыт лишь в августе 2011 года.

По прикидкам некоторых астрофизиков, общее число коричневых карликов во Вселенной может быть вполне сопоставимо с числом обычных звезд. Из чего, в частности, следует, что в одной только нашей галактике Млечный Путь этих космических малышей может насчитываться более ста миллиардов.

Правда, эти оптимистические оценки недавно были поставлены под сомнение группой Дэйви Киркпатрика, астрофизика из Калифорнийского технологического института в Пасадене и по совместительству — одного из ведущих экспертов, осуществляющих контроль над работой космического инфракрасного телескопа WISE. Согласно проведенной Киркпатриком и его коллегами подробной переписи открытых на текущий момент коричневых карликов в окрестностях нашей Солнечной системы (условно говоря, в пределах 26 световых лет от нас), на 211 известных науке нормальных звезд, которые имеются по соседству с Землей, пока приходится лишь 33 коричневых карлика. Если исходить из этой статистики, вроде бы получается, что текущая экспериментально выявленная пропорция коричневые карлики/звезды составляет примерно один к шести, а вовсе не один к одному.

Понятно, авторы этой промежуточной переписи вовсе не утверждают, что в дальнейшем в околосолнечной зоне не будут найдены новые коричневые карлики. Тем не менее они полагают, что даже с учетом пока невидимого резерва эта пропорция вряд ли превысит один к трем.

Однако подобные консервативные прогнозы, на наш взгляд, все-таки несколько занижены, поскольку, скажем, достаточно очевидно, что в холодной спектральной группе коричневых карликов (Y-класс) процесс экспериментального обнаружения фактически еще только стартовал. Более того, по мнению ряда теоретиков, именно многочисленные сверххолодные и почти неуловимые коричневые карлики могут на самом деле составлять значительную долю скрытой массы Вселенной — пресловутой темной материи.

Буйные карлики

Сильные атмосферные аномалии, обнаруженные на коричневом карлике Luhman 16В сразу двумя независимыми группами исследователей при помощи крупнейшего наземного телескопа Европейской южной обсерватории (ESO; несмотря на свое официальное название, расположена в Чили), — еще одна весьма примечательная характеристика этих загадочных космических объектов.