Астрономы впервые обнаружили коричневый карлик у звезды толстого диска Млечного Пути.
Объект оказался массивным и плотным, его радиус превышает предсказания стандартных моделей эволюции. Исследование опубликовано на arXiv.
Коричневые карлики имеют массы, сравнимые с десятками масс Юпитера, и занимают промежуточное положение между планетами-гигантами и звездами.
Из-за отсутствия реакций слияния ядер водорода (только дейтерия и лития) они постепенно сжимаются и остывают по мере старения. Химический состав вещества, из которого формируются карлик и его родительская звезда, существенно влияет на эти процессы.
Для проверки теорий о свойствах коричневых карликов, зависящих от их металличности, возраста и массы, идеально подходят объекты, найденные транзитным методом. Однако их известно лишь немногим более 50.
Еще одна сложность — определение точного возраста родительских звезд, особенно для старых и изолированных светил. Интересным решением стали звезды толстого диска Млечного Пути, у которых ранее не находили коричневых карликов. Для таких старых звезд возраст проще определить по их кинематике и металличности, а химический состав легче понять в контексте эволюции карлика.
Группа астрономов во главе с Джеа Адамс Редаи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики сообщила о первом обнаружении коричневого карлика у звезды толстого диска галактики в которой мы находимся. Специалисты проанализировали данные по прохождениям родительских звёзд (транзитам) субзвёздных объектов, полученные космическим телескопом TESS, а также данные по кинематике и металличности звезд Млечного Пути, собранные телескопом Gaia. Затем они провели дополнительные наблюдения за системой TOI-7019 при помощи спектрографа TRES на 1,5-м телескопе обсерватории имени Уиппла с апреля по июль 2025 года.
TOI-7019, также известная как TIC 366119858 и UCAC4 705-058768, — это бедная металлами звезда, богатая альфа-элементами. Эти элементы, такие как углерод, кислород, неон и магний, образуются в массивных звёздах и при взрывах сверхновых. Жёлтый субгигант, которой 12 миллиардов лет, принадлежит к толстому диску Млечного Пути. Его масса составляет 0,78 солнечной, а радиус — 0,92 солнечного. Расположен TOI-7019 в созвездии Дракон на расстоянии 1,41 тысячи световых лет от нас.
Вокруг звезды с периодом 48,25 дня вращается коричневый карлик TOI-7019 B. Его орбита вытянута и имеет большую полуось 0,253 астрономической единицы, наклонённую на 89,7 градуса. Масса TOI-7019 B составляет 61,3 массы Юпитера, а радиус — 0,82 радиуса Юпитера, что дает среднюю объемную плотность 141,7 грамма на кубический сантиметр. Равновесная температура карлика 207 °C, но его наблюдаемый радиус на 13 процентов больше, чем предсказывают стандартные модели эволюции для малометалличного и почти реликтового коричневого карлика. Причина этого пока неясна, но предполагается, что повышенное содержание альфа-элементов может влиять на прозрачность атмосферы и замедлять охлаждение и сжатие карлика.
Механизм формирования TOI-7019 B больше соответствует модели фрагментации околозвездного диска или гравитационного коллапса вещества, чем модели аккреции газа на твердое ядро, часто применяемой к экзогигантам. Дальнейшие наблюдения помогут лучше понять свойства его атмосферы и эволюционный путь.
Еще одна нерешенная проблема — определение границы между коричневыми карликами и звездами. Для этого ученые ищут наиболее тяжелые коричневые карлики.