В новом выпуске StarTalk Нил Деграсс Тайсон и астрофизик Эмили Райс обсуждают «невидимых героев» космоса — маломассивные звезды и коричневые карлики. Эти объекты, занимающие промежуточное положение между гигантскими планетами и полноценными звездами, не только бросают вызов классическим определениям небесных тел, но и могут оказаться ключом к поиску обитаемых миров в будущем.
👗 Научная мода и проект StarTorialist 1:40
Эмили Райс — не только исследователь, но и соучредитель проекта StarTorialist. Всё началось как блог, созданный совместно с Саммер Эш, где они разбирали научную точность изображений на одежде с космическими принтами . Со временем проект перерос в полноценный онлайн-магазин, который Эмили в шутку называет «темной энергией модной вселенной», намекая на его неожиданный и стремительный рост .
По словам Эмили Райс, интерес коллег-астрономов к «космическому стилю» оказался колоссальным:
- На научных конференциях самым частым вопросом к ее постеру был не вопрос о данных, а «где купить такую одежду?» .
- Ученые выражали желание видеть одежду, созданную на основе их собственных исследований .
- Кураторская работа блога помогала людям понять, какие именно объекты (например, снимки телескопа «Хаббл») изображены на их вещах .
🟤 Что такое коричневый карлик: история термина 4:09
Нил Деграсс Тайсон поднимает вопрос о странности названия «коричневый карлик», ведь в космосе мы не видим объектов такого цвета: они либо светятся в инфракрасном диапазоне, либо отражают свет . Эмили Райс поясняет, что этот термин предложила астроном Джилл Тартер (Jill Tarter) в своей докторской диссертации 1975 года .
Основные исторические факты о коричневых карликах:
- Происхождение теории: Первое теоретическое описание объектов, не имеющих достаточной массы для синтеза водорода, дал С.С. Кумар (SS Kumar) в 1963 году .
- Смена названий: До 1975 года их называли «черными карликами» . Джилл Тартер предложила «коричневый», чтобы подчеркнуть, что они все же обладают некоторой светимостью и физической структурой, отличной от черных дыр .
- Позднее открытие: Хотя теорию разработали в 60-х, реально обнаружить коричневые карлики удалось только в 1990-х годах .
🧪 Физика синтеза и «юпитерианская» шкала масс 14:03
Разница между звездой, коричневым карликом и планетой заключается в ядерной физике в их недрах . Для удобства астрономы используют массу Юпитера как эталонную единицу измерения.
Разграничение небесных тел по массе:
- Звезды (выше 75 масс Юпитера): Обладают достаточным давлением в ядре для стабильного превращения водорода в гелий .
- Коричневые карлики (от 13 до 75 масс Юпитера): Не могут жечь водород, но способны на кратковременный синтез дейтерия (тяжелого водорода) и лития .
- Планеты-гиганты (ниже 13 масс Юпитера): Ядерные реакции в них не происходят никогда .
Эмили Райс отмечает, что граница в 13 масс Юпитера — это скорее академическая договоренность, так как структурно «тяжелые» планеты и «легкие» коричневые карлики очень похожи . Это делает их изучение крайне важным для понимания экзопланет: методы исследования атмосфер коричневых карликов напрямую применимы к изучению газовых гигантов в других системах .
🔡 Алфавитная неразбериха: классы L, T и Y 10:21
Система классификации звезд OBAFGKM, созданная более 100 лет назад Энни Джамп Кэннон, была расширена после открытия более холодных объектов .
Современные добавления в звездный алфавит:
- M-карлики: Самые холодные из полноценных звезд.
- L и T-карлики: Классы, введенные для коричневых карликов .
- Y-карлики: Самые холодные объекты, обнаруженные миссией NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) уже в XXI веке .
Эмили Райс является сооснователем исследовательской группы BDNYC (Brown Dwarfs in New York City), название которой обыгрывает логотипы нью-йоркского метро и радиостанции WNYC . Группа примечательна тем, что в ее начале стояли три женщины-ученых: Эмили Райс, Келли Круз и Джеки Фарти .
🧬 Проблема вырождения и «триллионолетний» срок жизни 23:02
Одной из главных трудностей в изучении коричневых карликов является так называемое «вырождение возраста и массы» (age-mass degeneracy) . Поскольку эти объекты не имеют стабильного источника энергии, они постоянно остывают и тускнеют .
По словам Эмили Райс, из-за этого невозможно с ходу отличить молодой легкий коричневый карлик от старого и тяжелого — они выглядят одинаково в инфракрасном спектре . Для уточнения данных требуются дополнительные измерения, например, определение давления в ядре, которое обеспечивается квантовым вырождением электронов .
Маломассивные звезды (М-карлики) обладают поразительной долговечностью:
- Они полностью конвективны: вещество в них постоянно перемешивается от ядра до поверхности .
- Срок их жизни может достигать 1 триллиона лет .
- Это значительно превышает текущий возраст Вселенной (13,8 млрд лет), поэтому самые первые маломассивные звезды все еще «живы» .
🛰️ Экзопланеты и поиски обитаемости 42:31
Маломассивные звезды сегодня считаются приоритетными целями для поиска жизни. Эмили Райс объясняет это геометрией и температурой :
- Легкость обнаружения: На фоне маленькой и тусклой звезды гораздо проще заметить прохождение (транзит) планеты размером с Землю .
- Зона обитаемости: Поскольку М-карлики холодные, их «зона Златовласки» находится очень близко к звезде . Это позволяет планетам иметь короткие орбитальные периоды, что ускоряет сбор данных .
Ярким примером является система TRAPPIST-1, где вокруг красного карлика вращаются семь планет земного размера, причем три или четыре из них находятся в зоне обитаемости . Нил Деграсс Тайсон и Эмили Райс подчеркивают, что наличие воды — лишь одно условие; состав атмосферы таких планет остается главной загадкой, которую предстоит решить будущим телескопам .
В завершение дискуссии Нил Деграсс Тайсон отмечает, что изучение перехода от планет к звездам помогает нам понять наше место во Вселенной . Даже если эти исследования не «кладут еду на стол» прямо сейчас, они расширяют границы человеческого познания, отвечая на вопрос о том, насколько многолика материя в космосе .
