Астрономи виявили метан в атмосфері найближчого Т-карлика

Міжнародна група астрономів здійснила проривне відкриття, вперше виявивши наявність метану в атмосфері об'єкта WISEA J181006.18−101000.5, скорочено відомого як WISE1810. Цей тьмяний небесний об'єкт є найближчим до нашої Сонячної системи представником класу Т-карликів, розташованим на відстані всього 29 світлових років. Результати цього захоплюючого дослідження, що проливають світло на хімічний склад та природу цих загадкових космічних тіл, були представлені у статті, опублікованій 28 березня 2025 року в електронному архіві препринтів arXiv. Ключові спостереження, що лягли в основу відкриття, були здійснені за допомогою одного з найпотужніших оптичних телескопів світу — Великого Канарського Телескопа (Gran Telescopio Canarias, GTC), розташованого на острові Ла Пальма, Іспанія.

WISE1810 класифікується як субзоряний об'єкт, що належить до Т-карликів — класу небесних тіл, які за своїми характеристиками (масою та температурою) займають проміжне положення між гігантськими планетами та найменшими зорями. Ці об'єкти недостатньо масивні, щоб запустити стабільні термоядерні реакції горіння водню у своїх надрах, як це відбувається у зорях, але вони все ж значно масивніші за планети. WISE1810 характеризується відносно низькою ефективною температурою, що знаходиться в діапазоні від 800 до 1300 Кельвінів, та низькою металічністю, тобто вмістом елементів, важчих за гелій, у його складі. Цікаво, що спочатку існували припущення, що WISE1810 може належати до іншого спектрального класу — L-карликів, які є дещо гарячішими за Т-карлики. Однак саме виявлення чітких спектральних ознак метану стало вирішальним доказом на користь класифікації WISE1810 саме як Т-карлика, оскільки наявність значної кількості метану в атмосфері є визначальною характеристикою цього класу.

Деталі цього важливого відкриття були отримані завдяки використанню інфрачервоного багатооб'єктного спектрографа EMIR (Espectrografo Multiobjeto Infra-Rojo), встановленого на телескопі GTC. Команда дослідників під керівництвом Джеррі Чжана (Jerry Zhang) з Університету Ла-Лагуна (Іспанія) змогла отримати високоякісні спектри WISE1810 в інфрачервоному діапазоні, де метан має виразні лінії поглинання. Аналіз цих спектрів не залишив сумнівів у присутності цієї молекули в атмосфері об'єкта. Це відкриття не лише спростовує попередні гіпотези щодо можливої належності WISE1810 до L-класу, але й підтверджує його справжню природу як Т-карлика. Фізичні параметри об'єкта, оцінені на основі спостережень та моделювання, також узгоджуються з такою класифікацією: його радіус становить приблизно 0,65 радіуса Юпітера, а маса оцінюється у 17 мас Юпітера. Такі параметри типові для об'єктів, що є холоднішими та менш яскравими, ніж зорі головної послідовності. Додатковою важливою інформацією, отриманою зі спектрів, стала відсутність помітних ознак поглинання монооксиду вуглецю (CO) та калію (K) в атмосфері WISE1810. Це вказує на унікальний хімічний склад його атмосфери та надає цінні дані для перевірки та уточнення моделей атмосфер субзоряних об'єктів.

Виявлення метану в атмосфері найближчого Т-карлика має значні наслідки для нашого розуміння субзоряних об'єктів та їхнього місця у Всесвіті. Т-карлики, подібні до WISE1810, є унікальними природними лабораторіями для вивчення фізики та хімії атмосфер в умовах, відмінних від тих, що існують на планетах чи зорях. Вони займають ключову позицію на межі між зорями та планетами, що робить їх надзвичайно цінними об'єктами для перевірки теорій формування та еволюції небесних тіл. Розуміння властивостей Т-карликів є критично важливим для вдосконалення моделей, що описують процеси утворення як зір, так і планет, оскільки ці об'єкти поєднують у собі характеристики обох класів.

Крім того, дослідження таких об'єктів, як WISE1810, може надати цінні відомості про умови, що існували на ранніх етапах формування Сонячної системи, та про процеси утворення планетних систем навколо інших зір. Хімічний склад атмосфер коричневих карликів може зберігати інформацію про склад протопланетного диска, з якого вони утворилися. Вивчення їхніх атмосфер також сприяє вдосконаленню методів, що використовуються для виявлення та характеристики екзопланет — планет, що обертаються навколо інших зір. Інструменти та методики аналізу, розроблені для дослідження тьмяних коричневих карликів, можуть бути адаптовані для пошуку та вивчення атмосфер екзопланет, особливо тих, що за розміром та температурою подібні до газових гігантів.

Продовжуючи дослідження таких об'єктів, як WISE1810, за допомогою все потужніших телескопів та досконаліших методів аналізу, астрономи сподіваються знайти відповіді на фундаментальні питання про поширеність різних типів небесних тіл у Галактиці, про умови, необхідні для виникнення життя, та про потенційну придатність для життя планет, що обертаються навколо інших зір. Кожне таке відкриття, як виявлення метану в атмосфері найближчого Т-карлика, є важливим кроком на шляху до глибшого розуміння нашого космічного оточення та місця Землі у величній картині Всесвіту.