Ученые получили неожиданный рождественский подарок в этом году: потенциальное решение тайны JuMBO, странных небесных объектов, которые, кажется, не являются планетами или звездами. Попробуйте надеть на это бант!
Этот подарок любезно предоставлен группой исследователей, которые считают, что загадочные JuMBO (двойные объекты с массой Юпитера) на самом деле являются звёздными ядрами, которые были яростно «развернуты» массивными, мощными звездами, словно дети, взволнованно разворачивающие подарки на Рождество. Это может потенциально разрешить тайну, возникшую в 2023 году.
Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), обнаружили 42 пары этих свободно плавающих объектов планетарной массы в скоплении туманности Ориона. Они были сбиты с толку, поскольку не были связаны со звездой и каким-то образом умудрялись оставаться в двойных парах. Это предполагало, что JuMBO не формировались как планеты или звезды, создавая настоящую загадку.
Команда, которая разработала эту идею для объяснения образования JuMBO, во главе с Ричардом Паркером из Шеффилдского университета и студенткой бакалавриата Джессикой Даймонд, сделала это, пересмотрев старую идею, чтобы объяснить это новое явление.
Теория вращается вокруг «фотоэрозии», процесса, во время которого массивные и агрессивные звезды, звездные объекты O-типа или B-типа, взрывают другие звезды высокоэнергетическим излучением, чтобы стереть их внешние слои. Эта идея подходит, потому что звездообразующая туманность Ориона изобилует горячими и массивными OB-звездами.
«Мы используем довольно старую идею — что излучение массивных звезд настолько сильное, что разрушает газовое «ядро», которое в конечном итоге образует звезду», — рассказал Паркер Space.com. «Излучение удаляет часть материала из ядра, уменьшая его массу, но также сжимая оставшийся материал, так что он эффективно образует объект с малой массой».
Возвращаясь к статье, опубликованной ровно 20 лет назад, группа использовала тот факт, что звезды обычно образуются в
двойных системах, а затем применила модель фотоэрозии, чтобы продемонстрировать, что двойная звездная система может быть подвергнута фотоэрозии с образованием пары JuMBO.
«Я считаю, что JuMBO — это нечто среднее между звездами и коричневыми карликами. Они были бы похожи на звезды, если бы не излучение более массивных звезд, которое превратило их в коричневых карликов», — продолжил Паркер.
Это добавляет еще одно небесное тело в список JuMBO, поэтому прежде чем двигаться дальше, давайте уподобимся Призраку Рождества прошлого из классического произведения Чарльза Диккенса «Рождественская песнь» и вернемся во времени в 2023 год, когда JuMBO были впервые обнаружены, чтобы увидеть, как они бросают вызов категоризации.
«Коричневые карлики, планеты или звезды» JuMBO играют в шарады с астрономами
Как объяснялось выше, главная загадка JuMBO заключается в том, что они, по-видимому, бросают вызов путям формирования, ведущим как к звездам , так и к планетам.
Массы JuMBO сопоставимы с массами Юпитера , что может сразу же указывать на то, что они также формируются подобно планетам из кольца газа и пыли, окружающего молодые звезды. Однако пары JuMBO, обнаруженные в туманности Ориона, не связаны со звездами.
Это объяснимо. Планеты часто « выходят из-под контроля » и выбрасываются из планетных систем гравитационными взаимодействиями с пролетающими «звёздами-нарушителями» или даже через взаимодействия со своими собственными планетарными братьями.
Проблема с этой идеей объяснения JuMBO заключается в том, что энергия, необходимая для выброса двух планет из их звезд, должна также привести к нарушению их двойной конфигурации. Тем не менее, JuMBO все еще существуют в двойных системах.
Конечно, вполне вероятно, что некое странное событие может привести к выбросу планет-близнецов без их разделения. Однако астрономы не обнаружили ни одной, ни двух пар JuMBO в Орионе; они обнаружили 42 в одном относительно небольшом уголке Млечного Пути ! Это означает, что происходящее не является странным инцидентом.
Итак, почему астрономы считали, что JuMBO не формируются как звезды? Все дело в их массе.
Звезды рождаются, когда сверх плотные пятна в массивном облаке газа и пыли растут и разрушаются под действием собственной гравитации. Это рождает прото звезду , которая продолжает собирать материю из своего пренатального кокона из газа и пыли. Обычно эти протозвезды собирают достаточно массы, чтобы создать давление и температуру в ядре для синтеза водорода в гелий, что является ядерным процессом, определяющим, что такое звезда главной последовательности.
Как отметил Паркер, многие звезды рождаются с двойным партнером из того же облака и становятся двойными звездами. По оценкам, около половины всех известных звезд находятся в таком партнерстве. Тайна раскрыта, да? Неправильно!
Вот в чем подвох.
Чем массивнее звезда, тем больше вероятность, что она будет в двойной звезде. Около 75% самых массивных звезд существуют с партнером. Это число падает примерно до 50% для звезд с массой, подобной солнечной, и продолжает падать по мере уменьшения массы. Это означает, что вероятность найти звезду с планетарной массой в двойной звезде должна быть практически равна нулю.
Помните, JWST обнаружил 42 пары JuMBO в одной только туманности. Опять же, это указывает на то, что здесь происходит что-то большее, чем просто случайность.
JuMBO вовсе не мошенники
В теории Паркера и Даймонда JuMBO действительно формируются как звезды, но они начинают с достаточной массы, чтобы находиться в двойных системах. Затем сильная радиация, вырывающаяся из других, более массивных звезд, разрушает большую часть этой массы, оставляя JuMBO с планетарными массами.
«Это устраняет необходимость для JuMBO формироваться как массивные планеты и каким-то образом выбрасываться из своих родительских звезд в качестве двойной пары», — сказал Паркер. «Они на самом деле не «изгои». По нашей идее, JuMBO образовали бы нормальную и распространенную звездную двойную систему, если бы не экстремальное излучение от соседних массивных звезд, которых в Орионе несколько».
Он добавил, что теория также исключает необходимость формирования JuMBO в виде коричневых карликов с очень нетрадиционным орбитальным разделением с двойными партнёрами, которые не наблюдаются больше нигде в космосе.
Коричневые карлики, о которых говорит Паркер, — это объекты, которые формируются подобно звездам, но во время этой протозвездной фазы им не удается набрать достаточно массы, чтобы запустить реакцию синтеза водорода в гелий. По этой причине коричневым карликам часто дают немного несправедливое прозвище «несостоявшиеся звезды»
Их массы составляют от 10 до 80 масс Юпитера , что составляет от 0,01 до 0,08 массы Солнца. Как и ожидалось при таких малых массах, коричневые карлики редко встречаются в двойных системах.
«Я считаю, что JuMBO — это нечто среднее между звездами и коричневыми карликами. Они были бы похожи на звезды, если бы не излучение более массивных звезд, которое сделало их больше похожими на коричневых карликов».
Паркер объяснил, что для проверки его и Даймонда идеи астрономам нужно прочесать другие регионы звездообразования, заполненные массивными звездами, на предмет JuMBO. Если они правы, то чем сильнее излучение этих звезд, тем меньше должны быть JuMBO, обнаруженные поблизости от них!
«Так что в регионах, где много массивных звезд, JuMBO должны быть менее массивными», — продолжил он. «В качестве альтернативы, если бы мы нашли JuMBO в регионах, где нет излучения от массивных звезд, это бы сразу исключило нашу идею!»
Паркер считает, что астрономам, возможно, придется действовать быстро, чтобы изучить эти пары JuMBO в Орионе. Но если он и Даймонд правы, не волнуйтесь — вскоре должны появиться новые JuMBO.
«Я работал над расчетом того, смогут ли JuMBO выжить очень долго в переполненной среде, такой как скопление туманности Ориона», — сказал он. «Похоже, что многие из них разрушены, а это значит, что для объяснения наблюдений их должно образоваться гораздо больше, чем наблюдается».
Если астрономы хотят сделать Паркеру рождественский подарок за его и Даймонд теорию, то исследователь из Шеффилдского университета будет рад сюрпризу. Это действительно суммирует его отношение к открытиям вроде JuMBO.
«Моя мантра — «никогда ничего не ожидай и всегда сохраняй открытость ума!» — заключил Паркер. «Всегда найдется какой-то аспект физики, который мы не учли или упустили из виду, так что ничто не должно удивлять, но все увлекательно, и наша работа — все это объяснить!»
Это значит, что он не будет ждать те носки, которые вы хотите передарить!
Исследование Даймонда и Паркера было опубликовано в ноябре в Astrophysical Journal.
Прочитайте что такое взгляд в будущее