Brązowy karzeł

Z Wikipedii

Brązowe karły są to obiekty gwiazdopodobne o masie zbyt małej (poniżej 8% masy Słońca - 80 mas Jowisza), by mogły zachodzić w nich reakcje przemiany wodoru w hel, które są głównym źródłem energii gwiazd ciągu głównego. Od gazowych planet odróżnia je to, że często występują same w przestrzeni. Pierwszego brązowego karła zaobserwowano w 1995 roku. Określa się je czasem mianem niewypałów, nieudanych gwiazd bądź superplanet.

[edytuj] Cechy charakterystyczne

Najczęściej stosowanym kryterium pozwalającym odróżnić brązowe karły od niezbyt masywnych gwiazd jest obecność litu, który występuje w gwiazdach jedynie przez krótki okres, na początku ewolucji. Zaraz po zapoczątkowaniu reakcji termojądrowych gwiazdy szybko tracą swój zapas tego pierwiastka poprzez reakcję litu 7 z jądrem wodoru (protonem), której produktem są dwie cząstki helu 4. Temperatura niezbędna do zajścia tej przemiany jest niewiele niższa od temperatury potrzebnej do syntezy helu z wodorem. Ruchy konwekcyjne wewnątrz gwiazdy sprawiają, że zużyty zostaje cały lit. W brązowych karłach pierwiastek ten zazwyczaj występuje (choć obiekty o masie większej od 0,06 masy Słońca spalają lit), tworząc w widmie łatwe do zaobserwowania linie, których nie ma w widmie gwiazdy.

Inną charakterystyczną cechą karłów jest silniejsze promieniowanie w podczerwieni niż w innych długościach fal.

Początkowo źródłem energii brązowego karła o masie nie mniejszej niż 1,3% masy Słońca są reakcje jądrowe z udziałem deuteru (D+p -> ³He), albo litu (jeśli masa > 6% M_S), niewymagające tak wysokich temperatur jak pełny cykl protonowy. Po ich ustaniu karzeł wydziela zgromadzone ciepło - jego jądro ogrzewa się wcześniej nawet do kilku milionów kelwinów. Emituje głównie promieniowanie podczerwone oraz w wąskim zakresie światło widzialne, nadające mu brązowawą barwę. Z czasem brązowy karzeł stygnie, tym wolniej im większą ma masę, przeistaczając się w czarnego karła.

[edytuj] Znane obiekty

Dotychczas odkryto kilkaset brązowych karłów, jednakże są one prawdopodobnie najczęściej spotykanym typem obiektów w Galaktyce. Trudność w ich wykrywaniu polega na bardzo małej jasności, która przy obecnym stanie techniki uniemożliwia dostrzeżenie obiektów lżejszych od kilkunastu mas Jowisza, o ile nie są składnikami układów podwójnych lub wielokrotnych. Obserwacje prowadzone w podczerwieni ukazywały dziesiątki brązowych karłów w każdym obszarze, gdzie zachodzą procesy gwiazdotwórcze.

Część naukowców za brązowe karły uważa również odkryte do tej pory planety pozasłoneczne. Wszystkie one są co najmniej kilkakrotnie masywniejsze od Jowisza. Na miano to zasługują też być może cztery gazowe olbrzymy w Układzie Słonecznym. Ich formowanie przebiegało inaczej niż mniejszych planet skalistych, które powstały w wyniku zderzeń mniejszych ciał w dysku protoplanetarnym. Możliwe, że Neptun, Uran, Saturn i Jowisz utworzyły się, podobnie jak Słońce, bezpośrednio z zapadającej się chmury gazu i pyłu.

[edytuj] Atmosfera

Brązowy karzeł Gliese 229B (na prawo od jasnej gwiazdy), na zdjęciach wykonanych w Obserwatorium Palomar oraz przez Teleskop Hubble'a (NASA)

W 2002 roku na brązowych karłach odkryto ślady zmian pogodowych, wcześniej znanych wyłącznie na planetach. Nieregularne wahania jasności wskazują, że obiekty te mogą posiadać nieprzezroczyste atmosfery, w których przy temperaturze rzędu 800-2500 °C powstają chmury z parujących metali, przede wszystkim żelaza. Zachodzące tam zjawiska atmosferyczne byłyby podobne do tych na Jowiszu, ale nieporównywalnie gwałtowniejsze.

W miarę ochładzania, coraz mniej związków chemicznych osiąga stan gazowy. Gdy chmury zanikną całkowicie, odsłonięcie powierzchni wywołuje nagły wzrost jasności karła.

[edytuj] Dysk protoplanetarny

Ostatnie obserwacje wykazały, że podobnie jak zwyczajne gwiazdy, brązowe karły we wczesnym stadium rozwoju otoczone są przez dysk protoplanetarny. W jego wnętrzu mogą powstawać planetoidy, komety oraz, co ciekawe, planety, w tym gazowe olbrzymy. Rodzi to pytanie, czy duże ciała krążące wokół tak dziwnego obiektu należałoby nazywać planetami, czy może księżycami. Sytuację komplikuje fakt, że niektóre planety, np. Jowisz i Saturn, same posiadały kiedyś gazowo-pyłowe dyski, z których uformowała się część ich satelitów.

[edytuj] Interesujące brązowe karły