Космический телескоп NASA SPHEREx помог астрономам исследовать 37 коричневых карликов — объектов, занимающих промежуточное положение между планетами и звёздами. Их масса составляет от 13 до 80 масс Юпитера, или от 0,013 до 0,08 массы Солнца. Эти тела формируются из сжимающихся облаков газа и пыли, как обычные звёзды, однако не набирают достаточно вещества для запуска термоядерного превращения водорода в гелий.
Коричневые карлики не вращаются вокруг родительских звёзд и существуют как самостоятельные небесные тела. Их атмосферы, несмотря на слабое свечение, по химическому составу напоминают атмосферы газовых гигантов Солнечной системы. «Они такие готичные», — сказал руководитель исследования Зафар Рустамкулов из Калифорнийского технологического института (Caltech) в заявлении, опубликованном на сайте проекта SPHEREx.
По словам учёного, свободно перемещающиеся коричневые карлики полностью независимы от других звёздных систем и со временем будут угасать в одиночестве. Наблюдения из космоса оказались особенно важны, поскольку земная атмосфера поглощает некоторые длины волн, доступные телескопу SPHEREx. Благодаря этому аппарат фиксирует излучение плотных красных облаков коричневых карликов по всему небу.
Исследованные объекты охватывали весь температурный диапазон, характерный для коричневых карликов: от 4000 градусов по Фаренгейту до минус 10 градусов по Фаренгейту, то есть от 2200 до минус 20 градусов Цельсия. SPHEREx изучал их излучение в 102 диапазонах — от видимого глубокого красного света до невидимого инфракрасного. Спектральные данные показали наличие в атмосферах воды, углекислого газа, угарного газа и метана.
«Мы видим признаки этих молекул и то, как они меняются от одного объекта к другому во всём температурном диапазоне», — отметил участник работы Джей Дэви Киркпатрик, также представляющий Caltech. Учёные пока проанализировали около трёх десятков коричневых карликов, но в дальнейшем намерены изучить ещё тысячи объектов.
Наблюдения SPHEREx также выявили коричневые карлики на этапе резких изменений, когда их облака рассеиваются, а атмосферы становятся богаты метаном. Современные модели воспроизводят общие химические тенденции, но пока плохо описывают переходы между облачными состояниями. «Ни один коричневый карлик не похож на другой. Даже при одинаковой температуре их спектры могут заметно различаться», — сказал Рустамкулов. Результаты исследования опубликованы 28 сентября в журнале The Astrophysical Journal.