Teleskop James Webb u mladom zvjezdanom skupu IC 348 pronašao je tri vrlo mala smeđa patuljka. Najlakši među njima ima tek dvostruko veću masu od Jupitera, što ga svrstava među najmanje objekte te vrste koji su dosad otkriveni. Nalaz ponovno otvara pitanje gdje završava nastanak zvijezde, a gdje počinje stvaranje planeta.
Skup IC 348 nalazi se oko tisuću svjetlosnih godina od Zemlje, u zviježđu Perzeja. Riječ je o području u kojem nastaju mlade zvijezde, pa astronomi mogu uspoređivati različite faze razvoja zvijezda i planetarnih sustava. Međunarodni tim rezultate je dobio analizom snimki i spektara koje je Webb prikupio u infracrvenom dijelu spektra, a pojedinosti je objavila Europska svemirska agencija.
Objekti premali za održavanje zvjezdane fuzije
Smeđi patuljci nastaju iz oblaka plina poput zvijezda, ali nemaju dovoljno mase da u jezgri trajno pokrenu fuziju vodika. Zbog toga ih astronomi smatraju prijelazom između planeta i zvijezda. Mogu biti nekoliko desetaka puta masivniji od Jupitera, no između tih skupina ne postoji oštra granica.
Webbova kamera NIRCam najprije je izdvojila slabe objekte koji pripadaju skupu, a spektrograf NIRSpec omogućio je detaljniji uvid u njihove atmosfere. Prema procjeni iz svjetline, temperature i modela razvoja mladih objekata, jedan je patuljak približno dvostruko masivniji od Jupitera, dok su druga dva nekoliko puta masivnija. Buduća mjerenja trebala bi pokazati koliko su te procjene precizne.
Posebno je zanimljivo što najlakši smeđi patuljak ima disk prašine i plina. Takvi diskovi okružuju mlade zvijezde i mogu biti mjesta na kojima nastaju planeti. To ne znači da je planet već pronađen, ali pokazuje da i objekt vrlo male mase može imati materijal potreban za izgradnju vlastitog planetarnog sustava.
Neobičan kemijski trag
U spektru jednog patuljka nalazi se i dosad neobjašnjena apsorpcijska značajka povezana s ugljikovodicima. Slične molekule poznate su u atmosferama divovskih planeta, no njihovo podrijetlo u ovako hladnom i malom objektu još nije razjašnjeno. Astronomi pretpostavljaju da bi signal mogao biti povezan s niskom temperaturom, visinom oblaka ili kruženjem tvari u atmosferi.
Na snimkama su uočeni i uski mlazovi plina koji izlaze iz okolnog područja. Takvi Herbig-Haroovi objekti nastaju kada mladi objekt izbacuje materijal u prostor. Njihova prisutnost pokazuje da je IC 348 još aktivno područje nastanka zvijezda, u kojem se ti procesi mogu neposredno proučavati.
Zašto je nalaz važan
Granica između smeđeg patuljka i planeta važna je jer govori o tome kako se objekti uopće oblikuju. Ako se vrlo mali patuljci stvaraju izravnim urušavanjem oblaka plina, masa potrebna za početak tog procesa može biti manja nego što su neki modeli pretpostavljali. Ako disk oko takvog objekta može stvarati mjesece ili planete, isti sustav pruža priliku za proučavanje planetarne formacije u uvjetima drukčijima od onih oko Sunca.
Webb je i ranije proučavao složene atmosfere smeđih patuljaka, primjerice na objektu VHS 1256 b. IC 348 sada pruža rijedak uvid u još manje i hladnije objekte, koje je starijim teleskopima bilo teško izdvojiti. Tim želi promatrati veći broj sličnih skupova kako bi utvrdio jesu li takvi smeđi patuljci uobičajeni ili je riječ o posebnosti ovog područja.
Za ovakve procjene važna je i starost skupa. Mladi objekti još se hlade i skupljaju, pa njihova svjetlina ne ovisi samo o masi. Astronomi zato uspoređuju više modela razvoja i promatraju objekte u različitim skupovima. Tek takva usporedba može pokazati je li granica između smeđih patuljaka i planeta posljedica načina nastanka ili samo trenutačnog stanja objekta.
Rezultati još ne daju konačan odgovor na pitanje gdje završava zvijezda, a počinje planet. Pokazuju, međutim, da je granica mnogo raznolikija nego što se donedavno činilo.
Takvi nalazi pomažu i u planiranju budućih promatranja. Ako se diskovi pokažu čestim oko smeđih patuljaka, astronomi će moći procijeniti koliko se često mali objekti rađaju s vlastitim izvorom materijala za planete.
