Телескоп SPHEREx проанализировал наблюдения 37 близких коричневых карликов, выявив атмосферы, богатые водой, углекислым газом, угарным газом и метаном. Его охват красных и инфракрасных длин волн позволяет изучать тысячи таких объектов, которые ранее не исследовались подробно.
Космический телескоп NASA SPHEREx выявил химические особенности в атмосферах коричневых карликов — объектов, занимающих по своим характеристикам промежуточное положение между звёздами и планетами-гигантами. Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, показали наличие воды, углекислого газа, угарного газа и метана в атмосферах этих объектов, причём между отдельными коричневыми карликами наблюдаются заметные различия.
Коричневые карлики формируются в результате коллапса газовых облаков, как и звёзды, однако им не хватает массы для поддержания водородного синтеза в ядрах. Поэтому они остаются тёплыми, тускло светящимися объектами, которые не обязательно вращаются вокруг звезды и не зависят от неё в получении тепла. По некоторым свойствам они схожи с Юпитером и Сатурном, но отличаются от большинства планет тем, что свободно перемещаются в космосе.
Спектры, охватывающие широкий температурный диапазон
Исследователи проанализировали данные о 37 близких коричневых карликах, охватывающие широкий диапазон температур — примерно от 2200 до минус 20 градусов Цельсия. SPHEREx измеряет яркость объектов в 102 различных цветах, начиная от глубокого красного видимого света и заканчивая невидимым инфракрасным излучением. Это позволяет получать спектральные отпечатки, раскрывающие молекулы, присутствующие в их атмосферах.
Эти молекулы создают характерные спектры поглощения в свете, излучаемом в космос. По мере старения коричневого карлика и снижения его температуры спектральные признаки меняются. Команда также обнаружила объекты, проходящие этап, на котором их плотные облака рассеиваются, открывая атмосферы с более высоким содержанием метана.
Что добавляет SPHEREx?
Лишь ограниченное число коричневых карликов ранее подробно изучалось с помощью космических телескопов. SPHEREx, запущенный в марте 2025 года, обладает спектральным охватом, позволяющим получать изображения тысяч таких объектов в диапазонах глубокого красного и инфракрасного света. Эти диапазоны трудно наблюдать с Земли, поскольку атмосфера поглощает некоторые из соответствующих длин волн.
Эта работа представляет собой побочную задачу в рамках проводимого телескопом полного обзора неба. SPHEREx ежедневно получает около 3600 уникальных изображений для создания карт неба, одновременно выполняя свои основные задачи, связанные с распределением галактик, историей ранней Вселенной и поиском химических компонентов жизни и межзвёздного льда.
Научная ценность и ограничения
Результаты показывают, что существующие модели успешно описывают общие химические тенденции, однако по-прежнему испытывают трудности при сопоставлении с данными на этапах перехода облаков. Различия между спектрами объектов с близкими температурами указывают на то, что понимание погоды и химической эволюции коричневых карликов всё ещё остаётся неполным.
Анализ первых десятков объектов становится началом более масштабной программы: учёные работают над изучением тысяч дополнительных объектов. Данные SPHEREx бесплатно доступны учёным и широкой публике, что расширяет возможности исследований необычных атмосфер объектов, похожих на планеты-гиганты, но не связанных с родительской звездой.