Коричневые карлики на предельных скоростях

Астрономы обнаружили три коричневых карлика с чрезвычайно быстрым вращением — они вращаются со скоростью около 100 километров в секунду. Эти три «почти звезды» (или «недозвезды») не только побили рекорд скорости для коричневых карликов, но и, похоже, движутся очень близко к максимально возможной — своего рода ограничение скорости вращения. Однако вызывает недоумение, почему все три карлика вращаются почти с одинаковой скоростью, несмотря на их разные массы и температуры.

Коричневые карлики на предельных скоростях

Такие же большие, как Юпитер, но скорость вращения в десять раз выше: три коричневых карлика представляют собой загадку для астрономов. © NASA/JPL-Caltech

2

Коричневые карлики —  это нечто среднее между звездами и планетами, но ни тем, ни тем они на самом деле не являются. Они образуются, когда массы протозвезды оказывается недостаточно, чтобы зажечь внутри ее водородный ядерный синтез. Таким образом, возникают довольно слабо светящиеся небесные тела, которые с течением жизни все больше остывают. По оценкам астрономов, только в нашем Млечном Пути может насчитываться 100 миллиардов таких «несостоявшихся звезд», но мы уже знаем лишь несколько сотен из них в непосредственной близости от нас.

В десять раз быстрее Юпитера

Но теперь астрономы обнаружили три очень необычных коричневых карлика — они вращаются быстрее, чем все известные представители своего вида. Их выследили Меган Тэннок из Университета Западного Онтарио и ее коллеги, анализируя данные с уже выведенного из эксплуатации космического телескопа NASA Spitzer. На основе многолетних записей они натолкнулись на трех коричневых карликов, которые, как показалось, вращались особенно быстро. Впоследствии это подтвердили спектроскопические данные телескопов Gemini North и Magellan.

Оценки показали: трем коричневым карликам требуется всего от 1,08 до 1,23 часа для полного оборота — это примерно на 30 процентов быстрее, чем у всех других исследованных коричневых карликов. Хотя эти карлики примерно такого же размера, как Юпитер, они вращаются в десять раз быстрее Юпитера. На экваторе этих небесных тел скорость вращения достигает 100 километров в секунду, что соответствует 360 000 километров в час, пишут астрономы. Для сравнения: Земля вращается со сравнительно неторопливой скоростью в 1640 километров в час.

Деформации на рекордной скорости

Это делает трех коричневых карликов абсолютными рекордсменами. «Несмотря на обширные поиски, проведенные нашей командой и другими исследователями, не было найдено ни одного коричневого карлика, который бы вращался быстрее», — говорит Тэннок. — «Возможно, мы обнаружили здесь максимальное ограничение скорости вращения коричневых карликов». Потому что чем быстрее вращается небесное тело, тем сильнее возникают центробежные силы. Они противодействуют силе гравитации.

Коричневые карлики на предельных скоростях

Сравнение самого быстрого из трех коричневых карликов с Юпитером и Сатурном. © NASA/JPL-Caltech

Это означает, что особенно быстро вращающиеся звезды или планеты на своем экваторе начинают выпирать наружу. Эту деформацию можно увидеть, например, в газовом гиганте Сатурне, которому требуется, чтобы совершить один оборот, около десяти часов. У трех быстрых коричневых карликов также есть характерная выпуклость на экваторе. Исследователи подсчитали, что огромная центробежная сила снижает их гравитацию примерно на 13 процентов.

Незадолго до разлета?

Однако странно здесь вот что: хотя все три карлика имеют разную температуру и возраст, а также имеют разный вес — от 40 до 70 масс Юпитера, они вращаются почти с одинаковой скоростью. По мнению астрономов, это может указывать на то, что эти небесные тела движутся близко к тому, что для них вообще физически возможно. И они считают относительно маловероятным существование коричневых карликов с еще меньшим периодом вращения, например, меньше часа.

«Наши результаты предполагают некоторый предел скорости вращения, но причина этого не совсем ясна», — говорит Тэннок. Очевидным объяснением может быть то, что еще более быстрое вращение просто разорвет коричневых карликов на куски. «При скорости более 350 000 километров в час гравитации этих коричневых карликов, вероятно, достаточно, чтобы удерживать их вместе», — добавляет Сэнди Леггетт из Северной обсерватории Джемини.

Кто устанавливает предел?

Однако модельные расчеты такому предположению противоречат: согласно им, эти три коричневых карлика еще не находятся на грани распада. Как сообщают исследователи, исходя из их массы и размера, они смогли бы выдерживать скорость вращения даже на 50 процентов выше, не разлетаясь при этом на части. «Это должно означать, что что-то сдерживает скорость вращения этих коричневых карликов, не давая им достигнуть критического предела, или что они не могут этого сделать по какой-то причине», — говорит Тэннок.

Но астрономы не знают, что это за тормоз. Одной из возможных причин могло бы быть экзотическое внутреннее устройство коричневых карликов: Как и у газового гиганта Юпитера, давление в их центре настолько велико, что даже водород становится проводящим металлом. Возникающие в результате электромагнитные поля, возможно, могут влиять и замедлять вращение этих небесных тел, но пока это только предположение.

«Такое состояние водорода или любого другого газа под чрезвычайно высоким давлением до сих пор вызывает определенное непонимание», — объясняет соавтор исследования Станимир Метчев из Западного университета. — «Ведь даже в самых современных физических лабораториях высокого давления такое состояние материи очень сложно воспроизвести».

Источник