В атмосфере коричневого карлика впервые обнаружены ацетилен и цианистый водород

Международная группа астрономов под руководством Элизабет Мэтьюз из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия, провела исследование атмосферы двойного коричневого карлика WISE J045853.90+643451.9 (WISE-0458) с использованием космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST). Это исследование привело к первому в истории обнаружению цианистого водорода (HCN) и ацетилена (C₂H₂) в атмосфере коричневого карлика, что стало важным шагом в понимании химических процессов, происходящих в таких объектах.

Коричневые карлики представляют собой промежуточные объекты между планетами и звездами, с массами от 13 до 80 масс Юпитера. Они недостаточно массивны для поддержания термоядерных реакций, характерных для звезд, но их свойства отличаются от планет-гигантов.

WISE-0458 относится к подклассу Т-карликов, которые являются самыми холодными и наименее яркими из известных субзвездных объектов, с эффективными температурами от 500 до 1500 К. Этот двойной коричневый карлик состоит из двух компонентов спектрального типа T8.5 и T9 с температурами 600 К и 500 К соответственно. Система расположена на расстоянии около 30,1 световых лет от Земли, а расстояние между компонентами составляет примерно 5,0 астрономических единиц.

Для исследования атмосферы WISE-0458 астрономы использовали спектрометр среднего разрешения (MRS) инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI) на борту JWST. Наблюдения проводились 21 ноября 2022 года в рамках программы гарантированных временных наблюдений (GTO) европейского консорциума MIRI. Анализ данных показал, что атмосфера WISE-0458 является безоблачной и богатой молекулами. В ней были обнаружены такие соединения, как метан (CH₄), углекислый газ (CO₂), оксид углерода (CO), вода (H₂O) и аммиак (NH₃), что соответствует ожиданиям для холодных атмосфер коричневых карликов.

Однако наиболее значимым открытием стало обнаружение цианистого водорода и ацетилена. Эти молекулы являются индикаторами неравновесной химии, что указывает на сложные химические процессы, происходящие в атмосфере коричневого карлика.

Ученые предполагают, что эти соединения образуются глубже в атмосфере, а затем переносятся в верхние слои благодаря динамическим процессам. Это первое обнаружение таких молекул в атмосфере коричневого карлика, что делает WISE-0458 уникальным объектом для изучения.

Исследование также позволило уточнить физические параметры системы. Каждый из коричневых карликов имеет радиус около 0,81 радиуса Юпитера, а общая масса системы составляет примерно 132 массы Юпитера. Расстояние до системы было подтверждено и составляет 30,12 световых лет.

Авторы подчеркивают, что их результаты демонстрируют высокие возможности инструмента MRS для изучения холодных коричневых карликов. Они также отмечают, что будущие исследования должны быть направлены на более детальное изучение цианистого водорода и ацетилена в атмосферах других коричневых карликов с аналогичными температурами. Это позволит лучше понять химические процессы, происходящие в таких объектах, и их роль в эволюции субзвездных тел.

Результаты исследования были опубликованы на сервере препринтов arXiv.