Нове дослідження, яке професійні астрономи виконали разом з волонтерами — громадськими вченими (citizen scientists), дало змогу відкрити 95 об’єктів, відомих як коричневі карлики. Це холодні небесні тіла; їх розміри перевищують розміри планет, але менші, ніж у зір. Виявлені коричневі карлики лежать від Сонця на відстанях в кілька десятків світлових років і тому астрономи вважають їх нашими космічними сусідами. Результати дослідження оприлюднив The Astrophysical Journal.

Відкриття зроблено в рамках проєкту NASA «Backyard Worlds: Planet 9» (назву можна перекласти як «Планети за двором: Планета 9» — йдеться про об’єкти, що лежать на межі Сонячної системи, Ред.). Його виконують професійні астрономи та добровольці. Суть проєкту в тому, що віддалені від нас небесні тіла шукають за даними спостережень космічного інфрачервоного телескопа WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, Ширококутний інфрачервоний оглядовий дослідник).

На малюнку художника маленька біла куля — це білий карлик (залишок зорі, схожої на Сонце), а темно-коричневий об’єкт на передньому плані — нещодавно виявлений за даними спостережень космічного телескопа «Спітцер» коричневий карлик. Раніше його не помітили, але громадські вчені, які беруть участь у науково-дослідному проєкті NASA для волонтерів «Планети за двором: Планета 9» (Backyard Worlds: Planet 9), виявили його в даних спостережень. Фото з сайту www.nasa.gov.

Було використано як дані спостережень 2010—2011 років, так і дані, отримані з 2013 р., коли телескоп став виконувати пошук навколоземних об’єктів (near-Earth objects, NEO) в рамках місії NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer). Також брали дані спостережень космічного телескопа «Спітцер» та Національної дослідницької лабораторії оптичної й інфрачервоної астрономії (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, NOIRLab).

Аарон Мейснер (Aaron Meisner) з NOIRLab, головний автор статті, де викладено результати пошуків коричневих карликів, сказав: «Великі сучасні бази даних спостережень уможливлюють знакові відкриття і, що хвилює, їх можуть спочатку зробити громадські вчені». Він додав, що «ці відкриття на межі Сонячної системи показують — представники громадськості можуть зіграти важливу роль в справі розуміння космічного простору довкола неї».

Чому важливі коричневі карлики

Коричневі карлики недостатньо масивні, щоб мати джерело енергії як у зір, але їхня маса більша, ніж у планет. Незважаючи на свою назву, коричневі карлики насправді для людського ока, якщо їх спостерігати зблизька, матимуть пурпурове або оранжево-червоне забарвлення. Хоча ці об’єкти можуть бути доволі гарячими, навіть понад дві тисячі градусів за шкалою Цельсія, багато з нещодавно виявлених коричневих карликів холодніші за температуру кипіння води. Поверхнева температура деяких навіть співмірна з середньою температурою на Землі. Тобто досить холодні, щоб мати в атмосфері хмари з водяної пари.

Коричневі карлики з низькими температурами також мають невеликий діаметр і тому слабкі у видимому світлі. Однак, вони виділяють тепло у вигляді інфрачервоного світла, яке невидиме для людського ока, але його реєструють телескопи, такі як NEOWISE та «Спітцер». Від холодних коричневих карликів, як у цьому дослідженні, інфрачервоний сигнал також слабкий, тому легше знайти ті з них, що лежать ближче до Сонячної системи.

У 2014 р. науковці виявили найхолодніший коричневий карлик WISE 0855; його температура становить -23 °С. Жоден інший коричневий карлик не має такої низької температури. Деякі дослідники гадали, що WISE 0855 — це екзопланета мандрівник, тобто планета, що сформувалася в зоряній системі, але потім була викинута за її межі. Ця нова група коричневих карликів разом з іншими нещодавно виявленими за допомогою NEOWISE та Spitzer ставить WISE 0855 в один з ними ряд.

«Наші нові відкриття допомагають з’єднати ланцюг між WISE 0855 та іншими відомими коричневими карликами», — сказав астрофізик Марк Кухнер (Marc Kuchner), головний дослідник проєкту «Backyard Worlds: Planet 9». Оскільки однакові фізичні процеси можуть спричиняти утворення як планет, так і коричневих карликів, то нові знахідки відкривають цікаві перспективи з дослідження об’єктів за межами Сонячної системи.

«Це відкриття є свідченням того, що сонячне сусідство досі є незвіданою територією, і громадські вчені — прекрасні астрономічні картографи», — сказав співавтор дослідження Джекі Факерті (Jackie Faherty) з Американського природничого музею в Нью-Йорку. «Виявлення найхолодніших коричневих карликів з найменшими масами дає нам головне уявлення про процес утворення зір малої маси і, водночас, перелік об’єктів — аналогів Юпітера — для докладного вивчення їхніх атмосфер».

Як співпрацювали професійні астрономи та громадські вчені

Щоб допомогти знайти найхолодніших, найближчих сусідів Сонця, професійні астрономи проєкту «Backyard Worlds: Planet 9» звернулися до всесвітньої мережі з понад 100 000 громадських вчених. Добровольці старанно розглядають зображення, отримані за допомогою телескопів, щоб виявити малі зміщення коричневих карликів. Незважаючи на можливості машинного навчання (автоматизований пошук об’єктів за певними ознаками — Ред.) та суперкомп’ютерів, людське око не можна замінити, коли йдеться про телескопічні зображення з рухомими об’єктами. Співавторами відкриття нової групи коричневих карликів стали 20 громадських вчених з 10 країн світу.

Волонтери проєкту «Backyard Worlds» головно переглядають карти неба, створені на основі спостережень WISE та NEOWISE. Потім переглядають додаткові набори архівних спостережних даних, наприклад, з 4-метрового телескопа Ніколаса У. Мейолла в Національній обсерваторії Кіт-Пік та 4-метрового телескопа Віктора М. Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро-Тололо, а також дані NOIRLab. Оцінку температури коричневих карликів виконали на підставі даних спостережень космічного телескопа «Спітцер», котрий припинив роботу в січні 2020 року.

Громадські вчені з проєкту «Backyard Worlds» вже виявили понад 1500 холодних небесних тіл біля Сонця. Нове відкриття 95 коричневих карликів — це найбільша кількість цих об’єктів, яких професійні астрономи коли-небудь виявляли за допомогою добровольців. Окрім волонтерів, у цьому дослідженні допомагала науково-дослідна платформа «NOIRLab» Astro Data Lab.

Підхід, який практикують у проєкті «Backyard Worlds», — пошук рідкісних об’єктів у великих наборах даних — також є однією з цілей для обсерваторії Віри С. Рубін, яку нині будують в чилійській пустелі Атакама. Обсерваторія Рубін буде отримувати зображення всього південного неба кожні три ночі протягом 10 років. Величезний обсяг даних від цієї обсерваторії уможливить появу нових способів виконання астрофізичних досліджень.

Нові відкриття «Backyard Worlds» також підкреслюють важливість спадщини телескопа «Спітцер» щодо виявлення холодних сусідів Сонця. Наступний космічний телескоп Джеймса Вебба також стане потужним інструментом для вивчення коричневих карликів. Він дасть змогу отримати докладнішу інформацію про ці таємничі об’єкти, що допоможе в розумінні процесів утворення планет та їхніх атмосфер.

Про проєкт «Backyard Worlds: Planet 9»

Проєкт фінансує NASA. Він дає змогу долучитися до пошуків усім охочим, щоб знайти об’єкти в спостережних даних, отриманих від космічних телескопів. Докладніше про цей проєкт на сайті backyardworlds.org.

За інф. з сайту www.nasa.gov