А начиналось все в 1963 году, когда астроном Шив Кумар из Виргинского университета, анализируя теорию рождения звезд, задался вопросом, который почему-то никто еще не успел задать.

Теория эта предполагает, что звезды рождаются из газопылевого облака, которое постепенно сжимается. Температура и давление внутри этого сгустка возрастают. В какой-то момент, когда температура достигнет нескольких тысяч градусов, молекулы облака распадаются на отдельные атомы, а при температуре около 10 тысяч градусов разрушаются электронные оболочки атомов. Происходит их ионизация. При дальнейшем росте температуры, когда центральная часть звезды прогреется до трех миллионов градусов, атомные ядра водорода начнут сливаться друг с другом. Термоядерная реакция! Сжатие прекращается. Вспыхивает звезда.

Звезды бывают самых разных типов: очень маленькие — они встречаются чаще всего, такие, как Солнце, то есть средних размеров, или же очень большие. «В среднем в Галактике ежегодно рождается примерно десяток звезд с общей массой около пяти масс Солнца», — отмечает российский астроном В. Г. Сурдин. Вот только масса новорожденной звезды не может быть меньше семи процентов солнечной массы — иначе в ее недрах не начнется термоядерная реакция. А какая же это звезда, если она светить не будет?

Итак, все вроде бы ясно. Из больших сгустков газа и пыли рождаются звезды; из маленьких комьев — планеты. «А что будет в пограничном случае? — таким вопросом задался Шив Кумар. — Что если масса газопылевого облака составит, например, шесть процентов от солнечной массы? Почему такого не может быть? И что родится тогда? И не звезда, и не планета… Что?»

Расчеты показали, что это небесное тело должно обладать весьма любопытными свойствами. На первых порах в недрах этой «недоношенной» звезды будет происходить превращение дейтерия в гелий-3, поскольку эта реакция протекает при более низкой температуре, чем водородная термоядерная реакция. Но запасы дейтерия ограничены, поэтому уже через несколько миллионов лет топка выгорит, и это небесное тело начнет остывать.

Предельные размеры нового класса небесных тел тоже определялись расчетами. Их масса не может превышать семи процентов солнечной массы, или 75 масс Юпитера — иначе объект загорится звездой, и не может быть меньше 13 масс Юпитера: все, что ниже этого предела, — планеты. Итак, этот класс небесных тел занимал пустовавшую нишу в мироздании, был промежуточным звеном между звездами и планетами. Данные тела назвали «черными», или «инфракрасными», звездами. Лишь в 1975 году американская исследовательница Джилл Тартер придумала им прозвище, под которым они и вошли в научные труды по астрономии: «бурые карлики».

Однако поиск их обернулся фиаско. Их не было. Лишь в восьмидесятые годы были замечены остывающие инфракрасные источники, которые могли быть этими гипотетическими объектами. Открытие же состоялось лет десять назад, в 1995 году, когда интерес к ним охладел так же сильно, как их недра. Наблюдая за созвездием Зайца, американские астрономы Шри Кулкарни и Тадаси Накадзима из Паломарской обсерватории обнаружили в 18,8 световых годах от звезды Gliese 229А едва приметную светлую точку. Расчеты показали, что масса этого небесного тела в 30 — 40 раз превышает массу Юпитера. Объект однозначно был бурым карликом.

Поиски его собратьев продолжились с новой силой. Однако успех к астрономам пришел лишь в последние два-три года. Причины длительных неудач объяснимы. Температура поверхности бурого карлика обычно не превышает 1200° по Цельсию, поэтому их излучение наиболее заметно лишь в инфракрасном диапазоне, а соответствующая аппаратура появилась недавно. В оптическом же диапазоне они светят в сотни тысяч, а то и миллионы раз слабее Солнца.

Спектральный анализ показал, что в атмосфере бурых карликов, как и в воздушной оболочке Юпитера или Сатурна, содержится метан. Есть там и водяные пары, и, очевидно, пылевые облака (последнее можно установить по небольшим колебаниям яркости). Если облака есть, то и на бурых карликах, как у нас на Земле, должны наблюдаться погодные феномены.

В компьютерной модели, составленной группой астрономов из Вашингтонского университета во главе с Катариной Лоддерс, в атмосфере бурых карликов могут даже возникать облака и клубы тумана из жидкого железа. По крайней мере, спектральный анализ показал, что эти небесные тела содержат гидрид железа, который может конденсироваться в жидкое железо. По предположению Лоддерс, в атмосфере бурых карликов протекают конвекционные процессы и погода регулярно меняется.

Из Гейдельбергского института астрономии пришло сообщение о том, что у бурого карлика S Ori 45 наблюдаются колебания яркости. Однако независимые эксперты пока не пришли к выводу, чем это объясняется — облачной пеленой, застилающей поверхность карлика, или… пятнами на нем — такими же пятнами, как на Солнце. Можно лишь подсчитать, что примерно пятая часть поверхности этой карликовой «звезды» покрыта пятнами или затянута облаками. Более определенно можно судить лишь о молодых белых карликах. Расчеты показывают, что их атмосфера разогрета до 2000° по Цельсию, а при такой температуре в воздухе уже не будет витать пылевая взвесь.

По сообщению Ральфа Нойхойзера, директора Астрофизического института при Йенском университете, некоторые бурые карлики испускают рентгеновское излучение. При их невысокой температуре это выглядит странно. Очевидно, данные объекты обладают очень мощным магнитным полем, но в таком случае на их поверхности, как на нашем Солнце, должны появляться пятна.

Итак, одни свойства сближают бурые карлики с планетами, другие — со звездами. Астрономы же, пытаясь детально объяснить их происхождение, жонглируют двумя теориями — теориями возникновения звезд и планет.

Звезды рождаются в центре протозвездного облака, имеющего форму диска.

Планеты возникают на периферии этого газопылевого облака — там, где пылинки слипаются в комья, а последние под действием гравитации сливаются в планетоиды.

Возможно, бурые карлики образуются, когда рост звезды по какой-либо причине прекращается.

Такое может произойти в двойных звездных системах, когда один из партнеров выталкивает другого, прежде чем тот дорастет до размеров настоящей звезды. Причиной коллизии может стать сила притяжения оказавшейся поблизости звезды, увлекающей за собой «недоношенную» звезду.

Может статься, что в окрестности газопылевого облака, где рождается карлик, окажется очень горячая звезда. Под действием испускаемых ею ультрафиолетовых лучей материя облака испарится быстрее, чем карлик успеет превратиться в звезду.

Однако недавние открытия астрономов заставили усомниться в этих сценариях. Павел Кроупа из Кильского университета и Жером Бувье из Гренобльской обсерватории, наблюдая за известной областью рождения звезд — темными облаками в созвездии Тельца, обнаружили там целый ряд бурых карликов, но поблизости от них не было никаких горячих звезд, которые помешали бы этим карликовым образованиям вырасти в нормальную звезду. Сами карлики были окружены пылевыми дисками.

По данным Рэя Джаявардханы из Мичиганского университета, около половины исследованных бурых карликов, по-видимому, окружены подобными дисками.

Очевидно, карлики образуются так же, как звезды, внутри газопылевых дисков, а на их периферии могут рождаться планеты. У карликов есть свои планетные системы!

Так, наблюдение за карликом CFHT BD-Tau 4 в созвездии Тельца показало, что вещества вокруг него хватит на такую планету, как Юпитер.

Бурый карлик в созвездии Хамелеона окружен протопланетным диском, где «строительного материала» хватит на несколько планет земной группы или такую планету, как Сатурн. Любопытно, что масса самого бурого карлика всего лишь в 15 раз превышает массу Юпитера. «Мы размышляем в основном о планетах, формирующихся вокруг звезд, напоминающих Солнце, — отмечает один из первооткрывателей, Кевин Лахман, — но планеты могут появиться и возле бурых карликов».