Редкий коричневый карлик TOI-7019 b обнаружен в Млечного Пути

На границе между мирами, там, где заканчиваются звезды и начинаются планеты-гиганты, лежит таинственная область космических «неудачников» — коричневых карликов. Эти объекты слишком массивны, чтобы считаться планетами, но им не хватает массы для запуска термоядерного синтеза. Их обнаружение, особенно в паре со звездами, — редкая удача для астрономов, открывающая окно в сложные процессы формирования небесных тел. Особенно ценны такие находки, когда они проливают свет на древнейшие эпохи жизни нашей Галактики. Именно такое исключительное открытие — коричневого карлика TOI-7019 b, вращающегося вокруг старой звезды Млечного Пути, — недавно совершила международная команда ученых.

Исследование, возглавленное астрономами из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики, началось с данных космического телескопа TESS (NASA), зафиксировавшего периодическое снижение яркости звезды TOI-7019. Последующие наземные наблюдения, включая фотометрию и точные измерения радиальной скорости звезды, позволили подтвердить природу источника этого сигнала.

Им оказался не планета-гигант, а массивный субзвездный объект — коричневый карлик, получивший обозначение TOI-7019 b. Это открытие сразу попало в категорию редких, так как коричневые карлики на орбитах вокруг солнцеподобных звезд, особенно обнаруживаемые транзитным методом, являются исключительной находкой.

Объект TOI-7019 b поражает своими экстремальными характеристиками. Его масса примерно в 61.3 раза превышает массу Юпитера, что помещает его близко к верхней теоретической границе для коричневых карликов. При этом его радиус составляет лишь около 0.82 радиуса Юпитера, что делает этот объект невероятно плотным. Расчетная плотность — примерно 141.7 грамма на кубический сантиметр — для сравнения, плотность платины 21,5 г/см³. Он обращается вокруг своей звезды с периодом около 48 земных дней на расстоянии 0.25 астрономических единиц, а его равновесная температура оценивается в 479 Кельвинов (около +206 °C).

Особую уникальность системе придает ее центральная звезда: TOI-7019. Это старая, бедная металлами звезда, чей возраст оценивается примерно в 12 миллиардов лет. Ее химический состав и принадлежность к толстому диску Галактики указывают на то, что она сформировалась в эпоху, когда Млечный Путь был еще очень молод. Таким образом, TOI-7019 b является первым известным транзитным коричневым карликом, обращающимся вокруг столь древней звезды толстого диска, и старейшим из подобных объектов с надежно определенным возрастом.

Этот возраст делает открытие особенно ценным для теории. Ученые отмечают, что радиус TOI-7019 b примерно на 12.3% больше, чем предсказывают стандартные эволюционные модели для старых коричневых карликов с низкой металличностью. Данное расхождение указывает на то, что современные модели субзвездной эволюции, возможно, недостаточно учитывают влияние исходного химического состава (пониженного содержания элементов тяжелее водорода и гелия) на структуру и радиус таких объектов на протяжении миллиардов лет. TOI-7019 b становится природной лабораторией для проверки и уточнения этих теоретических построений.

Перспективы дальнейшего изучения системы TOI-7019 связаны с возможностями космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Его инструменты способны провести детальный спектроскопический анализ атмосферы коричневого карлика во время транзита. Ученые предполагают, что могут обнаружиться отличия в содержании и пропорциях ключевых молекул, таких как вода (H₂O), метан (CH₄) и монооксид углерода (CO), по сравнению с атмосферами более молодых коричневых карликов солнечной металличности.

Хотя отделить влияние древнего химического состава от других атмосферных факторов будет сложной задачей, такие наблюдения обещают пролить свет не только на физику самих коричневых карликов, но и на условия, царившие в Галактике на заре ее формирования.