Астрономи з'ясували, що коричневі карлики і теплі юпітери - принципово різні класи об'єктів, навіть незважаючи на близькі маси. До такого висновку вони прийшли на основі аналізу форми орбіт небесних тіл, який показав, що коричневі карлики спочатку формуються як зірки, а не як планети. Стаття опублікована в журналі.
Коричневі карлики (небесні тіла з масами від 13 до 80 мас Юпітера) занадто масивні для того, щоб бути планетами, але недостатньо масивні для підтримки стабільної термоядерної реакції, яка забезпечує тривале світіння звичайних зірок: саме тому їх називають субзірками. При цьому сьогодні астрономи все частіше знаходять великі планети, що відносяться до класу гарячих або теплих юпітерів, чия маса наближається до субзоряного порогу, що робить межу між невеликими коричневими карликами і особливо масивними газовими гігантами більш розмитою. Досі існує кілька різних класифікацій, в яких коричневі карлики відносять то до планет-гігантів, то до зірочних об'єктів.
Проте астрономи припускають, що механізми формування цих небесних тіл повинні відрізнятися. Щоб перевірити цю гіпотезу, група вчених під керівництвом Брендана Боулера (Brendan P. Bowler) з Техаського університету в Остіні проаналізувала форми орбіт юпітерів і коричневих карликів, які зберігають сліди історії народження та еволюції небесних тіл.
Астрономи отримали прямі зображення 27 систем, в яких газові гіганти і коричневі карлики оберталися навколо головних зірок на відстані від 5 до 100 астрономічних одиниць. Знімки були зроблені обсерваторією Кека і телескопом «Субару» за допомогою систем адаптивної оптики, які дозволяють в реальному часі виправляти атмосферні спотворення. Потім, об'єднавши ці дані з результатами минулих спостережень, що знаходяться у відкритому доступі, автори роботи провели комп'ютерне моделювання за допомогою програми Orbitize!. Вона використовує закони руху Кеплера, щоб згенерувати набір можливих орбіт небесного тіла на основі його вимірюваних положень.
Сьогодні вважається, що планети утворюються з газопилового диска навколо молодої зірки за допомогою злипання дрібних частинок пилу в більш великі об'єкти, в той час як зірки народжуються внаслідок гравітаційного колапсу молекулярного хмари газу, в результаті якого воно поділяється на більш дрібні згустки, які потім стають «зародками» світил. Ці процеси накладають відбиток на форми орбіт небесних тіл: як показують спостереження, орбіти зірки набагато більш витягнуті, ніж орбіти планет.
Робота дослідників показала, що об'єкти з масами до 15 мас Юпітера дійсно мають більш кругові орбіти, що дозволяє віднести їх до класу планет. Небесні тіла з масою вище порогової оберталися орбітам з більш високим ексцентриситетом і швидше нагадували подвійні зоряні системи. Таким чином, астрономам вдалося продемонструвати, що незважаючи на досить сильну схожість, газові гіганти і коричневі карлики мають принципово різну історію формування.
У майбутньому дослідники мають намір продовжити моніторинг 27 систем, щоб підвищити точність даних, а також розширити вибірку. Для цього вони будуть використовувати супутник Gaia, за допомогою якого нещодавно була створена детальна тривимірна карта Чумацького шляху.
Минулого року астрономи виявили один з наймасивніших коричневих карликів, відомих на сьогоднішній день, який за своїми властивостями потрапляє в так звану «пустелю коричневих карликів». Його маса становить 51 масу Юпітера, а радіус - 0,83 радіуса Юпітера.
Від редактора
У вихідній версії нотатки була допущена опечатка. Верхня межа маси коричневих карликів становить не 18, а 80 мас Юпітера. Приносимо свої вибачення читачам.