Коричневые карлики — это загадочные астрономические объекты, которые заполняют пробел между самыми тяжелыми планетами и самыми легкими звездами, обладая сочетанием звездных и планетарных характеристик. Из-за этой гибридной природы эти загадочные объекты имеют решающее значение для улучшения нашего понимания как звезд, так и планет-гигантов. Коричневые карлики, вращающиеся вокруг родительской звезды с достаточно большого расстояния, особенно ценны, поскольку их можно сфотографировать напрямую, в отличие от тех, которые находятся слишком близко к своей звезде и поэтому скрыты ее яркостью. Это дает ученым уникальную возможность изучить детали холодных планетных атмосфер компаньонов коричневых карликов.

Однако, несмотря на замечательные усилия по разработке новых технологий наблюдения и методов обработки изображений, прямые обнаружения коричневых карликов-компаньонов звезд остаются довольно редкими: за почти три десятилетия поисков было получено всего около 40 изображений систем. Исследователи во главе с Марианджелой Бонавита из Открытого университета и Клеманс Фонтанив из Центра космических исследований и обитаемости (CSH) и NCCR PlanetS в Бернском университете получили непосредственное изображение четырех новых коричневых карликов, как они сообщают в исследовании, которое только что было опубликовано в журнал Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества Впервые одновременно было объявлено о нескольких новых системах с коричневыми карликами на большом расстоянии друг от друга.

Инновационный метод поиска

«Компаньоны из широкоорбитальных коричневых карликов поначалу встречаются редко, и их прямое обнаружение представляет огромные технические проблемы, поскольку звезды-хозяева полностью ослепляют наши телескопы», — говорит Мариангела Бонавита. Большинство обзоров, проведенных до сих пор, слепо нацеливались на случайные звезды из молодых скоплений. «Альтернативный подход к увеличению количества обнаружений состоит в том, чтобы наблюдать только те звезды, которые показывают признаки дополнительного объекта в своей системе», — объясняет Клеманс Фонтанив. Например, то, как звезда движется под гравитационным притяжением компаньона, может быть индикатором существования этого компаньона, будь то звезда, планета или нечто среднее.

«Мы разработали инструмент COPAINS, который предсказывает типы спутников, которые могут быть ответственны за наблюдаемые аномалии в движении звезд», — продолжает Клеманс Фонтанив. Применив инструмент COPAINS, исследовательская группа тщательно отобрала 25 близких звезд, которые казались многообещающими для прямого обнаружения скрытых маломассивных спутников на основе данных космического корабля Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Затем, используя для наблюдения за этими звездами искатель планет SPHERE на Очень Большом Телескопе в Чили, они успешно обнаружили десять новых спутников с орбитами в диапазоне от Юпитера до Плутона, в том числе пять маломассивных звезд, белый карлик (а плотный звездный остаток) и четыре замечательных новых коричневых карлика.

Значительное увеличение скорости обнаружения

«Эти результаты значительно увеличивают количество известных коричневых карликов, вращающихся вокруг звезд с больших расстояний, со значительным увеличением скорости обнаружения по сравнению с любым предыдущим обзором изображений», — объясняет Мариангела Бонавита. Хотя на данный момент этот подход в основном ограничен сигнатурами от коричневых карликов и звездных компаньонов, будущие этапы миссии Gaia будут продвигать эти методы к меньшим массам и позволят открывать новые гигантские экзопланеты. Клеманс Фонтанив добавляет: «Помимо стольких новых открытий за один раз, наша программа также демонстрирует силу этих поисковых стратегий».

«Этот результат стал возможен только потому, что мы считали, что при объединении космических и наземных средств для прямого изображения экзопланет целое больше, чем сумма его частей. Мы надеемся, что это станет началом новой эры синергии между различные инструменты и методы обнаружения», — заключает Мариангела Бонавита.