Астрономы с помощью сверхточных снимков, полученных с орбитального телескопа "Хаббл" и телескопа "Кек" на гавайском острове Мауна Кеа, смогли впервые измерить массу самых легких и самых холодных звезд во Вселенной - так называемых "коричневых карликов", "несостоявшихся звезд".

Их масса не превышает 3% массы Солнца - это самые легкие из объектов вне Солнечной системы, которые были "взвешены" астрономами. Сообщение об этом наблюдении представлено на пресс-конференции в рамках встречи Американского астрономического общества в Сент-Луисе. Результаты будут обнародованы в двух статьях, принятых к публикации в Astrophysical Journal.

"Масса - это фундаментальный параметр, который определяет судьбу свободно плавающих в пространстве объектов, и таким образом, после многих лет терпеливых измерений, мы рады сообщить о первом измерении масс самых тусклых и холодных коричневых карликов", - заявил доктор Майкл Лю из Института астрономии Гавайского университета.

"После "взвешивания" этих крошечных, тусклых, холодных объектов мы подтверждаем, что теоретические предсказания были в основном правильны, однако не во всех деталях", - добавил он.

Коричневые карлики представляют собой своего рода "потерянное звено" между звездами и планетами-гигантами, такими как Юпитер и Сатурн. Эти самые тусклые и холодные объекты за пределами Солнечной системы, которые могут наблюдаться с Земли напрямую.

Они излучают энергию примерно в 300 тысяч раз меньшую, чем Солнце. Температура их поверхности сопоставима с температурой в обычной духовке - около 430 градусов Цельсия, что на 5 тысяч градусов холоднее, чем на поверхности Солнца.

"Астрономы измеряли выход энергии и температуры множества коричневых карликов. Однако самое важное их свойство, которое тяжелее всего поддается измерению, - массы", - говорит доктор Майкл Ирлэнд (Michael Ireland) из университета Сиднея.

Чтобы вычислить массы этих объектов, группа исследователей несколько лет изучала коричневые карлики, которые образуют пары - двойные звезды, связанные друг с другом тяготением и обращающиеся друг вокруг друга.

Общая масса любой двойной системы может быть определена путем точного измерения размера орбиты и времени обращения объектов.

"Это было весьма сложное измерение, так как расстояние внутри пар коричневых карликов очень мало для земного наблюдателя, и они обращаются друг вокруг друга очень медленно. Мы должны были провести точнейшие измерения, которые позволили нам с высокой точностью измерить их движения", - отметил Трент Дюпюи (Trent Dupuy) из Гавайского университета.

Полученные с помощью телескопа "Кек" снимки имели угловое разрешение около одной двадцатой секунды, то есть 40 тысяч раз меньше диаметра полной Луны. Человек, глаза которого обладали бы таким разрешением, мог бы читать журнал с расстояния в милю.

С помощью этих снимков, а также данных с орбитального телескопа "Хаббл" ученые смогли точно измерить размер орбит этих двойных систем и таким образом определить их массы.

Были измерены массы двух пар коричневых карликов. Одна, имеющая индекс 2MASS 1534-2952AB, состояла из двух "метановых" коричневых карликов, самой холодной разновидности в этом типе звезд, которые отличаются присутствием газа метана в их атмосферах.

Общая масса двойной системы 2MASS 1534-2952AB составила лишь 6% массы Солнца, а каждый из двух ее компонентов весил лишь 3% массы Солнца (около 30 масс Юпитера).

Другая двойная система, HD 130948BC, состояла из пары несколько более теплых "пыльных" коричневых карликов, ее общая масса составила 11% массы Солнца, при массе компонентов около 5,5% солнечной.

Теоретическая модель предсказывала массы коричневых карликов, основываясь на их энергии и температуре. Однако, как оказалось, предсказания разошлись с действительностью. В частности, температура поверхности пары 2MASS 1534-2952AB оказалась значительно ниже, чем следовало из модели при полученных данных о массе, а у пары HD 130948BC - значительно выше.

"Хотя в целом наши данные согласуются с предсказанными, кое-что неверно в теоретическом изучении коричневых карликов, или в определении их температуры, или в предсказании выхода энергии. Или, может быть, в обоих случаях", - говорит доктор Лю.

Он надеется, что будущие измерения массы помогут решить эту проблему.

Две пары, расположенные в созвездиях Весов и Волопаса, находятся примерно в 45-60 световых годах от Земли. Компоненты в каждой паре разделены расстоянием около двух астрономических единиц (равных расстоянию от Земли до Солнца - около 150 миллионов километров). Период их обращения составляет 10-15 лет.

Коричневые карлики были впервые обнаружены в 1995 году. Это класс объектов массой менее 7% массы Солнца (около 70 масс Юпитера). В то время как обычные звезды, обладающие достаточной массой и плотностью, светят благодаря идущей в их недрах термоядерной реакции (чаще всего превращения водорода в гелий), коричневые карлики не обладают массой, достаточной для начала реакции, постепенно угасают и охлаждаются. Во многих отношениях коричневые карлики сходны с планетами - газовыми гигантами, как Юпитер и Сатурн.
 
Астрономы обнаружили сотни коричневых карликов на расстоянии около 100 световых лет от Земли. Около 15% из них образуют двойные системы.