Što više teoretskog znanja i tehničkih sposobnosti znanstvenika postaje, to više otkrivaju. Čini se da su svi svemirski objekti već poznati i potrebno je samo objasniti njihove značajke. Međutim, svaki put kada astrofizičari padnu na takvu misao, Svemir im priredi još jedno iznenađenje. Međutim, često se takve inovacije predviđaju teoretski. Ovi objekti uključuju smeđe patuljke. Do 1995. postojale su samo na vrhu pera.
Upoznajmo se
Smeđi patuljci su prilično neobične zvijezde. Svi njihovi glavni parametri vrlo se razlikuju od karakteristika nam poznatih svjetiljki, međutim, postoje sličnosti. Strogo govoreći, smeđi patuljak je subzvjezdani objekt, zauzima srednji položaj između stvarnih svjetiljki i planeta. Ova kozmička tijela imaju relativno malu masu - od 12,57 do 80,35 analognog parametra Jupitera. U njihovim utrobama, kao u centrimadrugih zvijezda, odvijaju se termonuklearne reakcije. Razlika između smeđih patuljaka je u iznimno neznatnoj ulozi vodika u ovom procesu. Takve zvijezde koriste deuterij, bor, litij i berilij kao gorivo. "Goriva" relativno brzo ponestane, a smeđi patuljak se počinje hladiti. Nakon što se ovaj proces završi, postaje objekt sličan planetu. Dakle, smeđi patuljci su zvijezde koje nikada ne padaju na glavni slijed Hertzsprung-Russell dijagrama.
Invisible Wanderers
Ove zanimljive predmete odlikuje još nekoliko izvanrednih karakteristika. To su zvijezde lutalice koje nisu povezane ni s jednom galaksijom. Teoretski, takva kozmička tijela mogu surfati prostranstvima svemira mnogo milijuna godina. Međutim, jedno od njihovih najznačajnijih svojstava je gotovo potpuna odsutnost zračenja. Nemoguće je primijetiti takav objekt bez upotrebe posebne opreme. Astrofizičari već dugo nisu imali odgovarajuću opremu.
Prva otkrića
Najjače zračenje smeđih patuljaka pada na infracrveno područje spektra. Potraga za takvim tragovima okrunjena je uspjehom 1995. godine, kada je otkriven prvi takav objekt, Teide 1, koji pripada spektralnoj klasi M8 i nalazi se u skupu Plejade. Iste godine, još jedna takva zvijezda, Gliese 229B, otkrivena je na udaljenosti od 20 svjetlosnih godina od Sunca. Vrti se oko crvenog patuljka Gliese 229A. Otkrića su se počela nizati jedno za drugim. Do danas je poznatopreko stotinu smeđih patuljaka.
Razlike
Smeđe patuljke nije lako identificirati zbog njihove sličnosti na mnogo načina s planetima i svjetlosnim zvijezdama. U svom se radijusu približavaju Jupiteru na ovaj ili onaj stupanj. Približno ista vrijednost ovog parametra ostaje za cijeli raspon masa smeđih patuljaka. U takvim uvjetima postaje iznimno teško razlikovati ih od planeta.
Osim toga, nisu svi patuljci ovog tipa sposobni podržati termonuklearne reakcije. Najlakši od njih (do 13 Jupiterovih masa) toliko su hladni da su čak i procesi koji koriste deuterij nemogući u njihovim dubinama. Najmasovniji se vrlo brzo (u kozmičkim razmjerima - u 10 milijuna godina) ohlade i također postaju nesposobni održavati termonuklearne reakcije. Znanstvenici koriste dvije glavne metode za razlikovanje smeđih patuljaka. Prvi je mjerenje gustoće. Smeđe patuljke karakteriziraju približno iste vrijednosti radijusa i volumena, pa stoga ovoj vrsti objekata najvjerojatnije pripada kozmičko tijelo s masom od 10 Jupitera i više.
Drugi način je otkrivanje rendgenskog i infracrvenog zračenja. Samo smeđi patuljci, čija je temperatura pala na planetarnu razinu (do 1000 K), ne mogu se pohvaliti tako uočljivom karakteristikom.
Način razlikovanja od svjetlosnih zvijezda
Svjetilo male mase još je jedan objekt od kojeg je teško razlikovati smeđeg patuljka. Što je zvijezda? Ovo je termonuklearni kotao, gdje sve postupno izgara.svjetlosnih elemenata. Jedan od njih je litij. S jedne strane, u dubinama većine zvijezda, završava prilično brzo. S druge strane, za reakciju s njezinim sudjelovanjem potrebna je relativno niska temperatura. Ispada da objekt s litijevim linijama u spektru vjerojatno pripada klasi smeđih patuljaka. Ova metoda ima svoja ograničenja. Litij je često prisutan u spektru mladih zvijezda. Osim toga, smeđi patuljci mogu iscrpiti sve rezerve ovog elementa u razdoblju od pola milijarde godina.
Metan također može biti zaštitni znak. U završnoj fazi svog životnog ciklusa, smeđi patuljak je zvijezda čija temperatura omogućuje akumulaciju impresivne količine. Ostale svjetiljke se ne mogu ohladiti do takvog stanja.
Za razliku između smeđih patuljaka i zvijezda, mjeri se i njihov sjaj. Svjetiljke potamne na kraju svog postojanja. Patuljci hlade cijeli "život". U završnim fazama postaju toliko tamne da ih je nemoguće pomiješati sa zvijezdama.
Smeđi patuljci: spektralni tip
Temperatura površine opisanih objekata varira ovisno o masi i starosti. Moguće vrijednosti kreću se od planetarnih do onih karakterističnih za najhladnije zvijezde klase M. Iz tih razloga su za smeđe patuljke izvorno identificirana dva dodatna spektralna tipa, L i T. Osim njih, u teoriji je postojala i klasa Y. Do danas je njegova stvarnost potvrđena. Zadržimo se na karakteristikama objekata svake od klasa.
Klasa L
Zvijezde koje pripadaju prvoj vrsti od spomenutih razlikuju se od predstavnika prethodne klase M po prisutnosti apsorpcijskih traka ne samo titanovog oksida i vanadija, već i metalnih hidrida. Upravo je ta značajka omogućila razlikovanje nove klase L. Također, linije alkalnih metala i joda pronađene su u spektru nekih smeđih patuljaka koji joj pripadaju. Do 2005. otkriveno je 400 takvih objekata.
Klasa T
T-patuljke karakterizira prisutnost metanskih traka u bliskom infracrvenom području. Slična svojstva prije su pronađena samo u plinovitim divovima Sunčevog sustava, kao i u Saturnovom mjesecu Titanu. Hidridi FeH i CrH, karakteristični za L-patuljke, zamjenjuju se u T-klasi alkalnim metalima kao što su natrij i kalij.
Prema pretpostavkama znanstvenika, takvi objekti bi trebali imati relativno malu masu - ne više od 70 masa Jupitera. Smeđi T-patuljci su na mnogo načina slični plinskim divovima. Njihova karakteristična površinska temperatura varira od 700 do 1300 K. Ako takvi smeđi patuljci ikada upadnu u leću fotoaparata, na fotografiji će se vidjeti ružičasto-plavi objekti. Ovaj učinak je povezan s utjecajem spektra natrija i kalija, kao i molekularnih spojeva.
Klasa Y
Posljednji spektralni tip dugo postoji samo u teoriji. Temperatura površine takvih objekata trebala bi biti ispod 700 K, tj. 400 ºS. U vidljivom rasponu takvi smeđi patuljci nisu otkriveni (fotografija uopće neće raditi).
Međutim, 2011Američki astrofizičari najavili su otkriće nekoliko sličnih hladnih objekata s temperaturama u rasponu od 300 do 500 K. Jedan od njih, WISE 1541-2250, nalazi se na udaljenosti od 13,7 svjetlosnih godina od Sunca. Drugi, WISE J1828+2650, ima površinsku temperaturu od 25°C.
Blizanac sunca je smeđi patuljak
Priča o tako zanimljivim svemirskim objektima bila bi nepotpuna bez spominjanja Zvijezde smrti. Ovo je naziv hipotetski postojećeg blizanca Sunca, prema pretpostavkama nekih znanstvenika, koji se nalazi na udaljenosti od 50-100 astronomskih jedinica od njega, izvan Oortovog oblaka. Prema astrofizičarima, navodni objekt je par naše svjetiljke i prolazi pored Zemlje svakih 26 milijuna godina.
Hipoteza je povezana s pretpostavkom paleontologa Davida Raupa i Jacka Sepkowskog o periodičnom masovnom izumiranju bioloških vrsta na našem planetu. Izražena je 1984. Općenito, teorija je prilično kontroverzna, ali postoje argumenti u njezinu korist.
Zvijezda smrti jedno je od mogućih objašnjenja za ova izumiranja. Slična se pretpostavka istodobno pojavila u dvije različite skupine astronoma. Prema njihovim proračunima, blizanac Sunca trebao bi se kretati po jako izduženoj orbiti. Kada se približava našem svjetiljku, on uznemirava komete, koji u velikom broju "nastanjuju" Oortov oblak. Kao rezultat, povećava se broj njihovih sudara sa Zemljom, što dovodi do smrti organizama.
"Zvijezda smrti", ili Nemesis, kaotakođer se zove, može biti smeđi, bijeli ili crveni patuljak. Međutim, do danas nisu pronađeni predmeti prikladni za ovu ulogu. Postoje sugestije da u zoni Oortovog oblaka postoji još uvijek nepoznat divovski planet koji utječe na orbite kometa. Privlači ledene blokove na sebe, čime sprječava njihov mogući sudar sa Zemljom, odnosno uopće ne djeluje poput hipotetske Zvijezde smrti. Međutim, nema dokaza ni o postojanju planeta Tyche (tj. Nemesisove sestre).
Smeđi patuljci relativno su novi objekti za astronome. Ostaje još puno informacija o njima koje treba dobiti i analizirati. Već danas se pretpostavlja da takvi objekti mogu biti pratioci mnogih poznatih zvijezda. Poteškoće u istraživanju i otkrivanju ove vrste patuljaka postavljaju novu visoku letvu za znanstvenu opremu i teorijsko razumijevanje.
