Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» позволила исследователям изучить атмосферу звездной системы коричневых карликов WISE‑0458, находящейся в 30 световых годах от Земли. Впервые было обнаружено цианистый водород и ацетилен.
Часто называют «неудачными звездами» коричневых карликов: масса их от тринадцати до восьмидесяти масс Юпитера, чего недостаточно для запуска стабильного синтеза водородного, как у других звезд.
Формируются объекты из газовых облаков, словно и звезды, и со временем остывают. Ученые разделяют коричневые карлики на четыре основных спектральных класса: M (но не выше М7), L, T, Y (в порядке убывания температуры).
Температура коричневых карликов класса L не превосходит 2227°C, а у самых холодных (класса Y) — 27 °C. В таких условиях в атмосферах этих светил могут образовываться сложные соединения: вода (H₂O), метан (CH₄) и аммиак (NH₃).
Проанализировав атмосферы светил системы WISE‑0458 (WISE J045853.90+643451.9) в среднем инфракрасном диапазоне с помощью спектрографа MIRI на борту телескопа «Уэбб», авторы научной работы… опубликованной На сервере препринтов Корнеллского университета обнаружили цианистый водород (HCN) и ацетилен (C₂H₂).
Оба светила изученной звездной системы относятся к одной из самых «холодных» категорий: температура первого составляет примерно 327 °С, а второго – 227 °С. Ранее полагали, что атмосферы коричневых карликов класса Т практически одинаковы.
Группа исследователей, возглавляемая Элизабет К. Мэтьюз, … Elisabeth C. MatthewsУчёные из Института астрономии Общества Макса Планка (Германия) изучили спектральные данные и обнаружили в них молекулы воды, метана и аммиака, которые формируют специфичные линии поглощения.
Обнаружение в атмосфере WISE-0458 двух редких соединений – цианистого водорода и ацетилена – стало неожиданностью. Большая концентрация HCN свидетельствует о сильном вертикальном перемешивании молекул. Из этого астрономы сделали вывод, что горячие газы из глубин атмосферы быстро поднимаются вверх и «замораживают» химические реакции, сохраняя цианистый водород на высотах, доступных для наблюдения.
Понимание высоких концентраций ацетилена в атмосфере коричневых карликов оказалось затруднительным, поскольку стандартные модели такого явления не предсказывают. В случае Юпитера C₂H₂ образуется при воздействии солнечного света на метан, однако WISE-0458 такому излучению не подвергается. Даже максимальное перемешивание или повышенная металличность атмосферы не могут объяснить присутствие ацетилена в таких количествах.
Астрономы предложили несколько гипотез, чтобы объяснить высокую концентрацию C₂H₂: это может быть магнитная активность, вызывающая полярные сияния, или удары молний, которые ионизируют газы и запускают нетипичные химические процессы.
Обнаружение открывает новую эпоху в изучении химии подобных звездам субзвездных объектов и дает возможность подробно исследовать механизмы формирования и эволюции молекулярного состава не только коричневых карликов, но и экзопланет с аналогичными атмосферными условиями. объяснили авторы нового исследования.
Полученные результаты показали исключительные возможности «Уэбба» для изучения холодных атмосфер: даже малые количества молекул можно выявить с высокой точностью. Разгадать загадочные химические процессы, выявленные в системе WISE-0458, и уточнить имеющиеся данные позволят последующие исследования и наблюдения с применением других астрономических инструментов.