Телескоп NASA SPHEREx бачить звіринець коричневих карликів

Мова

Ilustracja: NASA — Zafar Rustamkulov/NASA/JPL-Caltech

Космічний телескоп NASA SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) проливає світло на коричневі карлики — небесні об'єкти, які розмивають межу між зірками та екзопланетами. Нові відкриття, опубліковані в The Astrophysical Journal, показують, що ці темні та похмурі світи мають хімічно багаті атмосфери, схожі на гігантські планети нашої Сонячної системи.

Вперше відкриті у 1990-х роках, коричневі карлики утворюються з колапсуючих газових хмар, як це роблять зорі, але вони недостатньо важкі, щоб підтримувати синтез водню у своїх ядрах. Ці тьмяно світні кулі теплого газу також мають спільні риси з Юпітером і Сатурном. Однак, на відміну від більшості планет, коричневі карлики дрейфують у темряві, не керуючись зіркою-господарем і нагріваючись повністю зсередини.

«Вони трохи готичні», — сказав Зафар Рустамкулов, провідний автор нового дослідження та науковець IPAC, наукового та дата-центру Caltech у Пасадені, Каліфорнія. «На відміну від екзопланет, вільно плаваючі коричневі карлики — це абсолютно незалежні небесні об'єкти, які зникнуть у вічність наодинці. Ми ще вчимося їхній склад.»

Лише кілька десятків таких «темних мандрівників» були детально вивчені космічними телескопами. Астрономи хочуть спостерігати більше таких у дикій природі, оскільки значна частина нашого розуміння їхнього складу, буремності та еволюції базується на теоретичних моделях.

Зустрічайте NASA SPHEREx — інфрачервоний космічний телескоп, запущений у березні 2025 року та керований Лабораторією реактивного руху агентства в Південній Каліфорнії.

Автори дослідження проаналізували спостереження SPHEREx за 37 близькими коричневими карликами, що охоплюють повний температурний діапазон коричневих карликів — від приблизно 4 000 до мінус 10 градусів за Фаренгейтом (2 200 до мінус 20 градусів Цельсія). Телескоп вимірює їхню яскравість у 102 різних кольорах — від найглибшого червоного кольору, який бачать наші очі, до невидимого тепла інфрачервоного світла, що створює спектр. Ці спектри виявили для авторів дослідження хімічно багаті атмосфери, що містять воду, вуглекислий газ, чадний газ і метан.

«Ми спостерігаємо підписи цих молекул і те, як вони змінюються від об'єкта до об'єкта протягом усього температурного режиму», — сказав співавтор дослідження Дж. Деві Кіркпатрик, науковець з IPAC Caltech. «Наша стаття зосередилася лише на трьох десятках, але ми маємо тисячі інших, які ми аналізуємо. Я дуже хочу побачити, що всесвіт обмежує різноманіття коричневих карликів.»

«З орбіти SPHEREx бачить довжини хвиль світла, які практично неможливо побачити телескопами на землі, бо вода в атмосфері Землі їх поглинує», — сказав Рустамкулов. «Ми вловлюємо світло від глибоких червоних хмар коричневих карликів по всьому небу.»

Виявлення коричневих карликів — це свого роду побічний проєкт для SPHEREx. Космічний телескоп щодня робить близько 3600 унікальних зображень, щоб вставити їх у карти всього неба. Знання, де сотні мільйонів галактик розташовані по космосу, допоможе вченим відтворити, що сталося за першу мільярдну частку трильйонної трильйонної секунди після Великого вибуху. Під час сканування неба телескоп також шукає хімічні інгредієнти життя та знаходить міжзоряний лід, який одного дня може засіяти океани на далеких світах.

Протягом багатьох років коричневих карликів помічали інші обсерваторії, зокрема космічний телескоп Джеймса Вебба NASA та колишній космічний телескоп Spitzer. Але завдяки спектральному покриттю SPHEREx вперше знімає тисячі з них у плідному регіоні електромагнітного спектра, що охоплює глибокі червоні та інфрачервоні хвилі світла.

На цих довжинах хвиль молекули формують чіткі патерни поглинання світла, що виходить у космос. Візерунки змінюються, коли коричневі карлики старіють і холоднішими. Деякі коричневі карлики, які спостерігає SPHEREx, перебувають на динамічній стадії життя, коли їхні екзотичні хмари розріджуються, поступаючись місцем атмосферам, багатій на метану.

«Сучасні моделі фіксують загальну хімічну тенденцію, але коли йдеться про ці хмарні переходи, моделі не можуть відповідати даним», — сказав Рустамкулов. «Жоден коричневий карлик не схожий один на одного. Навіть при однаковій температурі їхні спектри виглядають досить різними.»

«Ці відкриття — це заклик до дії дослідити ще більше цих темних світів», — сказав Кіркпатрик. «Ця подорож перетворила багатьох із нас на випадкових метеорологів. Ми знаємо, як важко передбачити погоду на нашій планеті, і розуміємо, що пояснити явища, які ми бачимо в цих дивних, холодних об'єктах, буде так само складно.»

Місією керує JPL для Відділу астрофізики NASA в Директораті наукових місій у Вашингтоні. Телескоп і космічний апарат були побудовані компанією BAE Systems. Науковий аналіз даних SPHEREx проводить команда вчених у 13 установах по всій території США, а також у Південній Кореї та Тайвані під керівництвом Джеймі Бока, головного дослідника, який працює в Caltech за спільним призначенням JPL, та Олів'є Доре з JPL, наукового керівника проєкту. Дані обробляються та архівуються в IPAC при Caltech у Пасадені. Caltech керує JPL для NASA. Набір даних SPHEREx вільно доступний для науковців і громадськості.

Для отримання додаткової інформації про місію SPHEREx відвідайте:

Джерело: NASA · Оригінальне повідомлення