Астрономы обнаружили коричневый карлик с большим содержанием лития
Коричневые карлики, также известные как «несостоявшиеся звезды», являются естественным связующим звеном между звездами и планетами. Они более массивны, чем Юпитер, но недостаточно для того, чтобы сжигать водород — топливо, которое звезды используют для сияния. По этой причине эти субзвездные объекты не наблюдались до тех пор, пока астрономы не обнаружили их в середине 1990-х годов. Они особенно интересны, потому что было предсказано, что некоторые из них могут сохранить нетронутым свое содержание лития, иногда известного как «белая нефть» из-за его редкости и актуальности.
За последние двадцать лет астрономы обнаружили и проследили орбитальные движения двойных звезд, образованных коричневыми карликами в окрестностях Солнца. Они определили их массы динамически, используя законы Кеплера, математические формулы, созданные в XVII веке Иоганном Кеплером для описания движений астрономических тел, движущихся под действием их взаимного тяготения, таких как система, образованная Землей и Солнцем.
В некоторых из этих систем первичный компонент имеет массу, достаточную для сжигания лития, в то время как вторичный компонент может не иметь такой массы. Однако до сих пор теоретические модели не подвергались испытаниям.
Используя спектрограф OSIRIS на Gran Telescopio Canarias (GTC или Grantecan), в настоящее время крупнейшем оптическом и инфракрасном телескопе в мире, в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос (ORM), группа исследователей из Института астрофизики Канарских островов (IAC) ) и Национальный институт астрофизики Óptica y Electrónica (INAOE) в период с февраля по август этого года провели высокочувствительные спектроскопические наблюдения двух двойных звезд, компоненты которых являются коричневыми карликами.
Они не обнаружили лития в трех из них, но нашли его в Reid 1B, самом слабом и холодном из четырех. Сделав это, они сделали замечательное открытие — залежь космического лития, который не разрушается, происхождение которого восходит к моменту образования звездной системы, к которой принадлежит Reid 1B.
Фактически, это самый холодный и самый слабый внесолнечный объект, где был обнаружен литий, в количестве, в 13 тысяч раз превышающем его количество на Земле. Этот объект, возраст которого составляет 1,100 миллиона лет, а динамическая масса в 41 раз больше, чем у Юпитера (самой большой планеты Солнечной системы), находится на расстоянии 16,9 световых лет от нас.
Сундук со спрятанными сокровищами
Наблюдения за литием в коричневых карликах позволяют с определенной степенью точности оценить их массы, основываясь на ядерных реакциях. Найденные таким образом массы должны соответствовать динамическим массам, найденным с меньшей погрешностью из орбитального анализа. Однако исследователи обнаружили, что литий сохраняется до динамической массы, которая на 10% ниже, чем предсказывается самыми последними теоретическими моделями. Это несоответствие кажется значительным и предполагает, что в поведении коричневых карликов есть что-то, чего мы до сих пор не понимаем.
«Мы шли по следу лития в коричневых карликах в течение трех десятилетий, — говорит Эдуардо Лоренцо, профессор CSIC, который является первым автором статьи, » и наконец, мы смогли точно определить границу массы между его сохранением и разрушением и сравнить это с теоретическими предсказаниями». Исследователь добавляет, что «в Млечном Пути есть тысячи миллионов коричневых карликов. Литий, содержащийся в коричневых карликах, является крупнейшим из известных месторождений этого ценного элемента в нашем космическом районе».
Карлос дель Бурго Диас, соавтор статьи, исследователь из INAOE, государственного исследовательского центра мексиканского CONACYT, объясняет, что «хотя первобытный литий был создан 13 800 миллионов лет назад вместе с водородом и гелием, теперь во Вселенной в четыре раза больше лития».
По словам ученого, «хотя этот элемент может быть уничтожен, он также создается во взрывоопасных событиях, таких как новые и сверхновые, поэтому коричневые карлики, такие как Reid 1B, могут обернуть его и защитить, как если бы это был сундук со спрятанными сокровищами».
Исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.