Уэбб нашёл «звёзды-неудачницы» массой всего в два Юпитера

Среди клубящихся облаков газа и пыли в созвездии Персея телескоп «Джеймс Уэбб» нашёл объекты, которые легче всего назвать звёздами, у которых не вышло стать звёздами. Самые лёгкие из них весят примерно как два Юпитера. Это самые лёгкие из известных на сегодня коричневых карликов, и их существование, как отмечают авторы, ставит вопросы перед моделями звездообразования. Находка стала частью одной из самых больших панорам, когда-либо опубликованных по данным этого телескопа.

Фото: ESA/Webb, NASA, CSA, K. Luhman, C. Alves De Oliveira, M. Zamani (ESA/Webb), CC BY 4.0, esawebb.org. На снимке: центральная часть панорамы Уэбба со скоплением в туманности IC 348, обрезанная до горизонтального формата; снимок инфракрасный, поэтому цвета на нём условные, а сами коричневые карлики на этом масштабе не различимы.

Звёздные ясли в тысяче световых лет

Съёмка посвящена IC 348, области звездообразования в созвездии Персея на расстоянии около тысячи световых лет от Земли. Это примерно девять с половиной квадриллионов километров. Вместе с туманностью NGC 1333 она входит в молекулярное облако Персея. Европейское космическое агентство и НАСА опубликовали панораму 15 сентября 2026 года. Изображение создано по данным, собранным в рамках наблюдательной программы телескопа под номером 4866, а над ним работали Кевин Лухман из Пенсильванского государственного университета, Катарина Алвес де Оливейра из Европейского космического агентства и Махди Замани.

На снимке видны сложные пейзажи из звёзд, светящегося вещества и протяжённых облаков газа и пыли. Самые яркие звёзды окружены характерными дифракционными лучами, которые возникают из-за особенностей оптической схемы телескопа. Больше всего звёзд собрано в центре кадра. Внутри этого скопления, по оценкам, около 400 звёзд, а его возраст составляет примерно два миллиона лет, хотя более поздняя работа называет и пять миллионов. Для астрономии это очень молодой возраст: Солнцу около четырёх с половиной миллиардов лет.

Самая массивная в скоплении двойная звезда HD 281159 спектрального класса B5, окружена неполной сферической оболочкой диаметром 50 тысяч астрономических единиц. На изображениях «Спитцера» и «Уэбба» хорошо видно, что оболочка открыта в северо-западном направлении.

Охота на объекты, у которых не загорелся водород

Звёзды рождаются, когда молекулярное облако сжимается под действием собственной гравитации. Если масса сгустка достаточно велика, в его центре температура доходит до уровня, при котором ядра водорода начинают сливаться в гелий. Самые маленькие звёзды имеют около 8 процентов массы Солнца. Всё, что легче, не способно запустить водородный синтез. Такие тела называют коричневыми карликами. Их образование похоже на звёздное, но им не хватает массы, поэтому они остаются на полпути между гигантскими газовыми планетами вроде Юпитера и настоящими звёздами.

Чтобы найти самые лёгкие коричневые карлики, исследователи использовали камеру ближнего инфракрасного диапазона «Уэбба» и в 2024 году обследовали часть IC 348. Они выбрали 39 кандидатов. В 2025 году спектрограф ближнего инфракрасного диапазона изучил свет 15 из них. Девять объектов оказались новыми членами скопления, причём самые слабые из них имеют массу около двух масс Юпитера, то есть примерно 0,19 процента массы Солнца. В пересчёте на земные единицы это порядка 640 масс Земли. До этого рекордными считались объекты массой в три-четыре массы Юпитера, найденные в работе 2022 года на данных того же телескопа.

Вопрос, насколько маленьким может быть коричневый карлик, остаётся открытым. Их существование, по словам авторов, ставит задачи перед моделями того, как формируются звёзды. Такие тела, как и звёзды, рождаются при сжатии облаков газа и пыли, а значит, нижняя граница массы для таких объектов остаётся предметом исследований.

Планеты вокруг планеты

У одного из самых лёгких коричневых карликов, как отмечают авторы, по-видимому, есть диск. Это может означать, что вокруг объекта планетарной массы тоже способны формироваться маленькие планеты. Ещё одна странность: в спектре самых лёгких коричневых карликов исследователи нашли особенность, которую связывают с неопознанным углеводородом. Пока её видели только у объектов с наименьшей массой.

По наблюдениям космического телескопа «Спитцер», примерно у половины звёзд скопления IC 348 есть околозвёздные диски, причём у 60 процентов из них диски толстые, первичные. В другой работе 136 звёзд изучили с помощью радиотелескопа ALMA: диски обнаружили у 40 из них, а у 20 масса достаточна, чтобы сформировать планеты-гиганты, это около пяти процентов скопления. Более ранние поиски телескопами «Хаббл» и «Спитцер» нашли в IC 348 свободно плавающие тела массой от четырёх до пяти масс Юпитера, и около 46 процентов из них имели диски.

Струи, которые бьют на триллионы километров

В правой верхней части панорамы виден другой этап звездообразования. Протозвёзды, скрытые в пыли, выпускают струи вещества, которые врезаются в окружающий газ и пыль и создают яркие светящиеся потоки. Такие образования называются объектами Хербига-Аро. Эти гигантские струи могут растягиваться на расстояния порядка триллионов километров, а на панораме перед нами лишь небольшая деталь.

Среди выделенных деталей объект HH 797: горизонтальная структура, которая на деле оказалась двумя протозвёздами с почти параллельными выбросами. Чуть правее расположен HH 211, источник в форме пропеллера с узкими струями и более широкими выбросами. На увеличенных фрагментах изображения также видны звезда, погружённая в туманность, центральное скопление, слабые потоки вещества, гравитационное линзирование, искажающее свет далёких объектов, и спиральные галактики на заднем плане.

Молекулы, которые оказались ошибкой

IC 348 известна и богатой химией. В её газе обнаружены водород, гидроксил, вода, углекислый газ и аммиак, а также сложные углеродные соединения, среди них полициклические ароматические углеводороды и фуллерены. В 2023 году сообщили, что в спектре скопления найдена аминокислота триптофан. Однако повторный анализ данных «Спитцера» её не подтвердил. Позже наблюдения «Уэбба» и улучшенный лабораторный спектр показали, что триптофана в IC 348 нет: «линии» оказались артефактами приборов. Этот эпизод хорошо показывает, как осторожно работает наука с громкими заявлениями.

Что дальше

Тот же участок неба недавно снимала и рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра», показавшая скопление и соседние космические объекты в фиолетовом свете рентгеновских лучей. Сочетание инфракрасных данных «Уэбба» и рентгеновских данных «Чандры» позволяет изучать звёздные ясли в разных диапазонах, от холодных коричневых карликов до горячих молодых звёзд. Астрономы рассчитывают, что такие наблюдения помогут уточнить нижний предел массы для объектов, которые рождаются как звёзды, и проверить идею о планетах, формирующихся вокруг тел планетной массы.