amzy

Зображення: Туманність у зміях. У цьому регіоні неба команда LMU виявила дейтерований метан у прото-коричневому карлику. Credit: ESO

Коричневі карлики - дивні небесні тіла, що займають своєрідне проміжне положення між зорями та планетами. Астрофізики іноді називають їх «невдалими зірками», оскільки вони мають недостатню масу для того, щоб спалювати водень в своїх ядрах і сяяти, як зірки. Тривають постійні обговорення щодо того, чи є утворення коричневих карликів просто зменшеною версією утворення сонцеподібних зірок. Астрофізики зосереджені на наймолодших коричневих карликах, яких також називають прото-коричневими карликами. Їх вік складає всього кілька тисяч років і вони все ще знаходяться на ранніх стадіях формування. Вчені хочуть дізнатися, чи схожі газ і пил у цих прото-коричневих карликах на склад наймолодших сонцеподібних протозірок.

У центрі інтересу - метан, проста і дуже стабільна молекула газу, яка після утворення може бути знищена лише високоенергетичними фізичними процесами. Його знайшли на кількох позасонячних планетах. У минулому метан відігравав фундаментальну роль у виявленні та вивченні властивостей найстаріших коричневих карликів нашої галактики, вік яких від кількох сотень мільйонів до мільярдів років.

Тепер, вперше, команда вчених однозначно виявила дейтерований метан (CH3D) у трьох прото-коричневих карликах. Це перше чітке виявлення CH3D за межами Сонячної системи. І несподіваний результат.

Прото-коричневі карлики - дуже холодні й щільні об'єкти. Це ускладнює їх дослідження на наявність сигнатур метану в ближньому інфрачервоному діапазоні. Навпаки, їх можна легко спостерігати в міліметровому діапазоні хвиль. На відміну від метану, який не має спектральної сигнатури в радіодіапазоні через свою симетрію, дейтерований метан (CH3D) можна спостерігати на міліметровій довжині хвилі.

Перше виявлення CH3D було тим більш дивним, оскільки, згідно з теорією утворення коричневих карликів, прото-коричневі карлики холодніше (близько 10 Кельвінів або менше) та щільніше, ніж протозірки. Згідно з хімічною теорією, CH3D переважно утворюється у теплому газі, тобто при температурах від 20 до 30 Кельвінів. «Вимірювання свідчать про те, що принаймні значна частина газу в прото-коричневому карлику тепліша, ніж 10 Кельвінів, інакше CH3D там взагалі не повинно бути», – каже астрофізик з LMU Басма Ріаз, під керівництвом якої проводилося дослідження.

Вимірювання кількості CH3D дає вченим можливість оцінити кількість метану.

Несподіваним також є той факт, що хоча на сьогодні відома лише одна сонцеподібна протозоря, де CH3D попередньо виявлений, команда LMU твердо виявила CH3D у 3 прото-коричневих карликів. Це означає, що прото-коричневі карлики демонструють багату теплу органічну хімію, і ці прохолодні компактні астрофізичні об’єкти можуть бути не просто зменшеною копією протозірок.

«Метан у прото-коричневих карликах може зберігатися, або не зберігатися у такій високій кількості у найстаріших коричневих карликах», - каже співавтор Вінг-Фай Тхі з Інституту позаземної фізики Макса Планка. Оскільки тепле середовище є сприятливим для утворення більш складних молекул, прото-коричневі карлики є гостроцікавими об’єктами для пошуку таких молекул у майбутньому.

Дослідження було опубліковано в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.