Новое понимание формирования коричневых карликов

Постоянно обсуждается, является ли образование коричневых карликов просто уменьшенной версией формирования солнцеподобных звезд. Астрофизики сосредотачиваются на самых молодых коричневых карликах, также называемых прото-коричневыми карликами.

Туманность в змеях. В этой области неба команда LMU обнаружила дейтерированный метан в прото-коричневом карлике. 

Им всего несколько тысяч лет и они все еще находятся на ранних стадиях формирования.

Они хотят знать, напоминают ли газ и пыль в этих прото-коричневых карликах состав самых молодых солнцеподобных протозвезд. В центре внимания находится метан, простая и очень стабильная молекула газа, которая после образования может быть разрушена только высокоэнергетическими физическими процессами. Он был найден на нескольких внесолнечных планетах. В прошлом метан играл фундаментальную роль в выявлении и изучении свойств самых старых коричневых карликов в нашей Галактике, которым от нескольких сотен миллионов до миллиардов лет.

Теперь, впервые, команда во главе с астрофизиком LMU Басмой Риазом однозначно обнаружила дейтерированный метан (CH3D) в трех прото-коричневых карликах. Это первое четкое обнаружение CH3D за пределами Солнечной системы. Это неожиданный результат.

Протобуровые карлики — очень холодные и плотные объекты. Это затрудняет их изучение для сигнатур метана в ближнем инфракрасном диапазоне. Напротив, их можно легко наблюдать в миллиметровом диапазоне волн. В отличие от метана, который не имеет спектральной сигнатуры в радиодоме из-за своей симметрии, дейтерированный метан (CH3D) можно наблюдать на миллиметровых длинах волн.

Первое обнаружение CH3D было тем более удивительным, что, согласно теориям формирования коричневых карликов, прото-коричневые карлики холоднее (около 10 Кельвинов или меньше) и плотнее, чем протозвезды. Основываясь на химической теории, CH3D предпочтительно образуется, когда газ теплый, то есть при температурах от 20 до 30 Кельвинов. «Измерения подразумевают, что, по крайней мере, значительная часть газа в прото-коричневом карлике теплее, чем 10 Кельвинов, в противном случае CH3D не должен быть там вообще», — говорит Басма Риаз. Измерение плотности CH3D предоставляет ученым оценку плотности метана.

Также неожиданно, что, хотя на сегодняшний день известна только одна солнцеподобная протозвезда, где CH3D был предварительно обнаружен, команда LMU твердо обнаружила CH3D в 3 прото-коричневых карликах. Это означает, что прото-коричневые карлики демонстрируют богатую теплую органическую химию, и эти холодные компактные астрофизические объекты не могут быть просто уменьшенной копией протозвезд.

«Метан в прото-коричневых карликах может или не может выжить или сохранить такое высокое изобилие в самых старых коричневых карликах», — говорит соавтор Винг-Фай Тхи из Института внеземной физики Макса Планка. Поскольку теплая среда благоприятна для формирования более сложных молекул, прото-коричневые карлики являются интригующими объектами для поиска этих молекул в будущем.