100 холодных миров, обнаруженных вблизи Солнца, имеют фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной

Художественный портрет одного из выдающихся открытий этого исследования — старейшей известной пары белого карлика и холодного коричневого карлика с широким разделением. Маленький белый шар представляет белый карлик (остаток давно погибшей звезды, похожей на Солнце), а коричнево-оранжевый объект переднего плана — недавно обнаруженный компаньон коричневого карлика. Этот слабый коричневый карлик ранее не замечали, пока он не был обнаружен гражданскими учеными, поскольку он лежит прямо в плоскости Млечного Пути. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld; благодарность: Уильям Пендрилл

Гражданские ученые помогают обнаружить самые холодные коричневые карлики из когда-либо обнаруженных

Насколько полна наша перепись ближайших соседей Солнца? Астрономы и группа добровольцев, занимающихся поиском данных в рамках проекта «Backyard Worlds: Planet 9» (гражданская наука), обнаружили около 100 холодных миров вблизи Солнца — объектов, более массивных, чем планеты, но более легких, чем звезды, известных как коричневые карлики.

С помощью обсерватории W. M. Keck на Маунакеа (Гавайи) исследователи обнаружили, что некоторые из этих недавно открытых миров являются одними из самых холодных из известных, а температура некоторых из них приближается к температуре Земли — достаточно холодной для того, чтобы на них могли существовать водяные облака.

Открытие и описание астрономических объектов вблизи Солнца имеет фундаментальное значение для понимания нашего места во Вселенной и ее истории.

Исследование будет опубликовано в номере журнала The Astrophysical Journal от 20 августа 2020 г. и доступно в формате препринта на сайте arXiv.org.

Открытие и описание астрономических объектов вблизи Солнца имеет фундаментальное значение для понимания нашего места во Вселенной и ее истории. Однако астрономы до сих пор открывают новых обитателей солнечной окрестности. Новое открытие Backyard Worlds устраняет ранее пустовавший пробел в ряду низкотемпературных коричневых карликов и позволяет выявить давно искомое недостающее звено в популяции коричневых карликов.

» Эти холодные миры дают возможность получить новые сведения о формировании и атмосферах планет за пределами Солнечной системы», — сказал ведущий автор исследования Аарон Майснер (Aaron Meisner) из лаборатории NOIRLab Национального научного фонда. Эта коллекция холодных коричневых карликов также позволяет нам точно оценить количество свободно плавающих миров, блуждающих в межзвездном пространстве вблизи Солнца».

Для идентификации нескольких самых тусклых и холодных из недавно открытых коричневых карликов профессор физики Калифорнийского университета в Сан-Диего Адам Бургассер и исследователи из Лаборатории холодных звезд использовали чувствительный прибор обсерватории Кек — эшеллетовый спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRES).

«Мы использовали спектры NIRES для измерения температуры и содержания газов в их атмосферах. Каждый спектр — это, по сути, отпечаток пальца, который позволяет нам отличить холодный коричневый карлик от других типов звезд», — сказал Бургассер, соавтор исследования.

Художественный портрет старейшей известной пары белого карлика с широким разделением и холодного коричневого карлика. Маленький белый шар представляет собой белый карлик (остаток давно погибшей звезды, похожей на Солнце), а коричнево-оранжевый объект переднего плана — недавно обнаруженный компаньон коричневого карлика. Этот слабый коричневый карлик ранее не замечали, пока он не был замечен гражданскими учеными, поскольку он находится прямо в плоскости Млечного Пути. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/P. Маренфельд

Последующие наблюдения с помощью космического телескопа НАСА «Спитцер», обсерватории Монт-Мегантик и обсерватории Лас-Кампанас также внесли свой вклад в оценку температуры коричневого карлика.

Коричневые карлики находятся где-то между самыми массивными планетами и самыми маленькими звездами. Не обладая массой, необходимой для поддержания ядерных реакций в ядре, коричневые карлики иногда называют «несостоявшимися звездами». Малая масса, низкая температура и отсутствие внутренних ядерных реакций делают их очень слабыми, а значит, и очень трудными для обнаружения. Поэтому при поиске самых холодных коричневых карликов астрономы могут надеяться обнаружить такие объекты только вблизи Солнца.

Для поиска ближайших холодных соседей нашего Солнца астрономы в рамках проекта Backyard Worlds обратились к всемирной сети из более чем 100 000 гражданских ученых. Эти добровольцы старательно просматривают триллионы пикселей изображений, полученных с помощью телескопов, чтобы выявить едва заметные движения близлежащих коричневых карликов и планет. Несмотря на развитие машинного обучения и суперкомпьютеров, человеческий глаз по-прежнему не заменим при поиске слабых движущихся объектов.

Добровольцы проекта Backyard Worlds уже обнаружили более 1500 звезд и коричневых карликов вблизи Солнца; новая находка представляет собой около 100 самых холодных объектов в этой выборке. По словам Мейснера, это рекордный показатель для любой программы гражданской науки, а 20 ученых-граждан указаны в качестве соавторов исследования.

Благодаря доступности астрономических каталогов, созданных в течение десятилетий в лаборатории NOIRLab Astro Data Lab, эти открытия стали возможными.

«Техническое бремя загрузки астрономических каталогов, содержащих миллиарды объектов, обычно оказывается непосильным для отдельных исследователей, включая большинство профессиональных астрономов», — сказал Мейснер. «К счастью, открытый и доступный веб-портал Astro Data Lab позволил ученым-гражданам Backyard Worlds легко запросить массивные каталоги для поиска кандидатов в коричневые карлики».

Ключевую роль в открытии коричневых карликов сыграли также наборы данных со спутника НАСА WISE, а также архивные наблюдения с телескопов в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо и Национальной обсерватории Китт-Пик.

«Очень интересно, что первыми их заметили ученые-граждане», — сказал Мейснер. «Открытия Backyard Worlds показывают, что представители общественности могут играть важную роль в изменении нашего научного понимания соседства с Солнцем».

Ссылка: «Spitzer Follow-up of Extremely Cold Brown Dwarfs Discovered by the Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project» by Aaron M. Meisner, Jacqueline K. Faherty, J. Davy Kirkpatrick, Adam C. Schneider, Dan Caselden, Jonathan Gagne, Marc J. Kuchner, Adam J. Burgasser, Sarah L. Casewell, John H. Debes, Etienne Artigau, Daniella C. Bardalez Gagliuffi, Sarah E. Logsdon, Rocio Kiman, Katelyn Allers, Chih-Chun Hsu, John P. Wisniewski, Michaela B. Аллен, Пол Болье, Гийом Колин, Хьюго А. Дурантини Лука, Сэм Гудман, Леопольд Грамайз, Лесли К. Гамлет, Кен Хинкли, Фрэнк Киви, Дэвид В. Martin, William Pendrill, Austin Rothermich, Arttu Sainio, Jorg Schumann, Nikolaj Stevnbak Andersen, Christopher Tanner, Vinod Thakur, Melina Thevenot, Jim Walla, Zbigniew Wedracki, Christian Aganze, Roman Gerasimov, Christopher Theissen, The Backyard Worlds: Planet 9 Collaboration, 20 August 2020, The Astrophysical Journal . DOI: 10.3847/1538-4357/aba633 arXiv: 2008.06396