Впервые в атмосфере коричневого карлика обнаружены цианистый водород и ацетилен

Спектр MIRI/MRS WISE-0458 и наиболее подходящая модель. Автор: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.13610

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), международная группа астрономов исследовала атмосферу близлежащего двойного коричневого карлика, обозначенного WISE J045853.90+643451.9. В результате они обнаружили цианистый водород и ацетилен в атмосфере этого двойного, что стало первым случаем, когда эти два вида были идентифицированы в атмосфере коричневого карлика. Открытие было опубликовано 19 февраля на сервере препринтов arXiv.

Коричневые карлики — промежуточные объекты между планетами и звездами. Астрономы в целом сходятся во мнении, что это субзвездные объекты, занимающие диапазон масс от 13 до 80 масс Юпитера. Один подкласс коричневых карликов (с эффективной температурой от 500 до 1500 К) известен как Т-карлики и представляет собой самые холодные и наименее яркие субзвездные объекты, обнаруженные до сих пор.

Расположенная всего в 30,1 световых годах от нас, WISE J045853.90+643451.9 (или WISE-0458) представляет собой двойную звезду, состоящую из двух Т-карликов спектрального типа T8.5 и T9 с эффективными температурами 600 и 500 К соответственно. Пара имеет большую полуось приблизительно 5,0 а.е.

Учитывая, что Т-карлики WISE-0458 имеют схожие спектральные типы и температуры, предполагается, что у них практически идентичные атмосферы.

Группа астрономов под руководством Элизабет К. Мэтьюз из Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге, Германия, решила подробно изучить атмосферу WISE-0458. Для этой цели они использовали спектрометр среднего разрешения (MRS) инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI) на борту JWST.

«Мы наблюдали WISE-0458 с помощью инструмента JWST/MIRI 21 ноября 2022 года, используя MRS. Наблюдения были собраны в рамках европейского консорциума MIRI GTO [гарантированные временные наблюдения]», — пишут исследователи в статье.

Наблюдения показывают, что атмосфера WISE-0458 безоблачна и богата молекулами. Модель, используемая командой Мэтьюза, включает присутствие метана, углекислого газа, оксида углерода, воды и аммиака в атмосфере WISE-0458 — следовательно, видов, ожидаемых в холодных атмосферах.

Кроме того, наблюдения обнаружили цианистый водород и ацетилен в атмосфере WISE-0458. Астрономы объяснили, что оба вида являются индикаторами неравновесной химии и, вероятно, образуются вместе глубже в атмосфере коричневого карлика. Это первое открытие этих двух видов в атмосфере любого коричневого карлика.

Исследование также показало, что каждый коричневый карлик WISE-0458 имеет радиус около 0,81 радиуса Юпитера, а общая масса пары составляет около 132 масс Юпитера. Расстояние до двойной звезды было подтверждено в 30,12 световых лет.

Авторы статьи пришли к выводу, что их результаты демонстрируют возможности MRS для характеристики холодных коричневых карликов. Они добавили, что будущие исследования должны более подробно изучить цианистый водород и ацетилен и определить, присутствуют ли эти виды в других холодных коричневых карликах с температурой, схожей с WISE-0458.

Больше информации: Elisabeth C. Matthews et al, HCN and C₂H₂ in the atmosphere of a T8.5+T9 brown dwarf binary, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2502.13610