Наблюдения за HIP 82108 впервые были проведены в 2019 году, а затем в 2022 году в рамках проекта BEAST (B-star Exoplanet Abundance Study). Эта наблюдательная кампания направлена на изучение обилия экзопланет вокруг звезд B-типа, т.е. звезд с массой от 2 до 15 раз больше массы Солнца.
Для исследования использовался прибор SPHERE Очень большого телескопа (VLT), который позволяет получать прямые изображения наблюдаемой звездной системы.
Звездная система HIP 82102
HIP 82102 находится на расстоянии около 470 световых лет от Земли и входит в ассоциацию Скорпиона и Центавра, являющуюся звездообразующим регионом.
На приведенном ниже изображении мы видим систему, сфотографированную VLT. Звезда, обозначенная буквой A, является главной звездой системы с массой около 2,5 массы Солнца. Вокруг этой звезды вращается коричневый карлик (B) с массой 67 масс Юпитера, который находится на расстоянии 50 астрономических единиц от A. Чтобы лучше понять это расстояние, достаточно вспомнить, что Нептун, самая крайняя планета Солнечной системы, вращается на расстоянии 30 астрономических единиц от Солнца.
На гораздо большем расстоянии, около 230 астрономических единиц, находится вторая звезда (С), которая значительно меньше А, ее масса составляет всего 0,13 массы Солнца.
Вот что было известно об этой системе из первоначального анализа изображений, полученных с помощью VLT.
Обнаружен новый компаньон
В начале этого года группа астрономов под руководством А. Чомеза из Парижской обсерватории провела повторный анализ данных VLT, используя более совершенные программы, чем те, которые применялись ранее.
В результате повторного анализа А. Чомез и его коллеги обнаружили наличие субзвездного компаньона (объекта меньшего размера, чем звезда) вокруг звезды C, названного Cb. Для идентификации этого компаньона исследователи вычли из изображения, полученного VLT, вклад света звезды C. Таким образом, был обнаружен яркий объект, который до этого момента оставался скрытым.
Этот объект всегда оставался скрытым, поскольку он очень мал — его масса составляет всего 14 масс Юпитера. Несмотря на ограниченность полученных данных, его орбитальное расстояние от звезды C оценивается в 17-40 астрономических единиц.
Благодаря этому открытию HIP 82108 стала первой четверной системой, обнаруженной с помощью метода прямой визуализации. Этот метод позволяет получить реальное изображение системы путем ее прямого наблюдения. Кроме того, поскольку эта звездная система чрезвычайно молода (ее возраст оценивается всего в 17 млн. лет по сравнению с 4,5 млрд. лет для нашего Солнца), можно получить важнейшую информацию о ранних этапах формирования и эволюции звездных систем.
Понимание того, как звездная система развивается на различных этапах своего существования, позволяет также лучше понять, как сформировалась наша Солнечная система, и, следовательно, проследить наше происхождение.
Коричневый карлик или экзопланета?
Однако природа объекта, идентифицированного А. Чомесом и его сотрудниками, остается окутанной тайной. До сих пор неясно, является ли он планетой или коричневым карликом.
Основное различие между этими двумя объектами заключается в том, что планета не обладает теми характеристиками, которые необходимы для запуска какой-либо реакции ядерного синтеза. Самая простая реакция ядерного синтеза, с которой мы можем столкнуться в природе, — это реакция дейтерия, изотопа водорода, состоящего из протона и нейтрона. В ходе этой реакции ядро дейтерия сливается с ядром водорода, образуя ядро гелия-3 — изотопа гелия, состоящего из нейтрона и двух протонов.
Эта реакция запускается при достижении в ядре небесного тела температуры не менее миллиона градусов Кельвина, что возможно только при массе тела не менее 14 масс Юпитера.
Это различие на самом деле несколько упрощено, даже если оно широко используется. Фактически было показано, что синтез дейтерия может происходить даже в телах с массой менее 14 масс Юпитера. По этой причине, если вы хотите точнее отличить планету от коричневого карлика, нужны дополнительные параметры.
Коричневый карлик или экзопланета?
Другим фундаментальным параметром для их различения оказывается процесс формирования. Для коричневого карлика этот процесс очень похож на процесс образования звезды — коллапс газового облака под действием возмущения.
В случае бинарной системы (например, коричневый карлик B и главная звезда A системы HIP 82108) коричневый карлик образуется в результате коллапса части аккреционного диска вокруг первичной звезды, вызванного гравитационной неустойчивостью.
В отличие от этого, планета образуется путем аккреции. Вокруг новообразованной звезды существует аккреционный диск, образованный пылью и газом. Эти частицы в результате постоянных столкновений могут сливаться друг с другом, образуя все более крупные тела. Когда они достигнут размера около 1 км в диаметре, тела будут обладать достаточной гравитационной силой, чтобы захватить пыль и газ в непосредственной близости от себя и вырасти до размеров планет.
Для понимания природы четвертого компонента HIP 82108, который пока неизвестен, потребуются дальнейшие исследования этой системы. А пока с исследованием, объясняющим это открытие, опубликованным в журнале Astronomy & Astrophysics, можно ознакомиться .