Наблюдения SPHEREx показали, что коричневые карлики оказались гораздо сложнее, чем предполагали модели

Ученые NASA с помощью космического телескопа SPHEREx обнаружили целую «коллекцию» коричневых карликов — загадочных объектов, которые балансируют на границе между звездами и планетами. Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, показало, что атмосферы этих тусклых миров химически богаты и содержат воду, углекислый газ, угарный газ и метан. Наблюдения проводились телескопом SPHEREx, запущенным в марте 2025 года и управляемым Лабораторией реактивного движения NASA в Южной Калифорнии.

Коричневые карлики это своего рода космические изгои. Они рождаются из сжимающихся облаков газа, как настоящие звезды, но массы им не хватает, чтобы запустить термоядерные реакции в своих недрах. В итоге они просто медленно остывают, тускло светясь в темноте. Их часто называют «неудавшимися звездами», хотя по свойствам они больше похожи на гигантские планеты вроде Юпитера и Сатурна. Но если Юпитер получает тепло от Солнца, то коричневые карлики дрейфуют в полном одиночестве, согреваясь только за счет собственного внутреннего тепла. Один из авторов работы, Зафар Рустамкулов из Калтеха, с улыбкой заметил, что эти объекты «своего рода готы» — они одиноки и постепенно угасают в вечности.

Впервые коричневые карлики были обнаружены в 1990-х годах, и с тех пор они остаются одной из самых интригующих загадок астрофизики. Дело в том, что эти объекты не вписываются в привычную классификацию: они не звезды, потому что не светят за счет термоядерного синтеза, но и не планеты, потому что формируются самостоятельно, а не в составе планетной системы возле звезды. Представьте себе объект размером с Юпитер, но в несколько раз массивнее, который летит через галактику в полном одиночестве, не связанный ни с одной звездой. Именно так выглядят коричневые карлики. Их температура может варьироваться от относительно горячих 2200 градусов по Цельсию до холодных минус 20, а иногда и ниже. При такой температуре они излучают в основном в инфракрасном диапазоне, который невидим человеческому глазу.

До сих пор астрономы детально изучили лишь несколько десятков таких объектов с помощью космических телескопов. Большая часть знаний о них строилась на теоретических моделях, а не на реальных наблюдениях. Ситуацию изменил SPHEREx, инфракрасный телескоп, который измеряет яркость объектов в 102 разных «цветах», от глубокого красного до невидимого теплового излучения. Это позволяет строить спектры, своего рода химические отпечатки атмосфер.

Каждая молекула поглощает свет на определенных длинах волн, оставляя характерные следы в спектре. По этим следам ученые могут определить, какие вещества присутствуют в атмосфере объекта. В новой работе исследователи проанализировали наблюдения 37 коричневых карликов с большой разницей температур. В их атмосферах удалось найти воду, углекислый газ, угарный газ и метан.

Ученые заметили, что некоторые коричневые карлики переживают динамичный этап: их экзотические облака истончаются, уступая место атмосферам, богатым метаном. Это напоминает переходные периоды в атмосферах планет-гигантов, но у коричневых карликов он выражен гораздо ярче. Однако существующие модели не всегда совпадают с данными. Как говорят исследователи, «нет двух одинаковых коричневых карликов», даже при равной температуре их спектры выглядят по-разному. Это говорит о том, что на атмосферы этих объектов влияет множество факторов, которые мы пока не до конца понимаем.

Важно отметить, что исследование затронуло лишь небольшую часть данных. SPHEREx уже собрал информацию о тысячах коричневых карликов, и ученые только начинают их обрабатывать. Возможно, среди них найдутся экземпляры с еще более странными атмосферами, чем те, что удалось наблюдать сейчас. Кроме того, данные SPHEREx находятся в открытом доступе, что означает, что любой ученый или даже любитель астрономии может присоединиться к изучению этих загадочных миров.

В результат исследования SPHEREx впервые показал, что коричневые карлики обладают удивительно разнообразными и химически насыщенными атмосферами, которые меняются в зависимости от температуры и возраста объекта. Модели пока не могут полностью объяснить наблюдаемые переходы, особенно связанные с облаками. Это означает, что астрономам предстоит пересмотреть свои представления о том, как формируются и эволюционируют эти загадочные «неудавшиеся звезды». Впереди — анализ тысяч новых объектов, что обещает немало сюрпризов.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях