Między planetą a gwiazdą – Brązowe Karły
Istnieje wiele różnych klasyfikacji ciał niebieskich. Klasyfikacje te pozwalają astronomom na grupowanie obiektów ułatwiając kolejne badania i zwykły przepływ informacji między badaczami. Jednak nie wszystkie obiekty pozwalają się tak precyzyjnie „zaszufladkować”. Sklasyfikowanie brązowych karłów nie jest łatwe. Są one zbyt masywne na planety, a zbyt małe, aby umieścić je w towarzystwie gwiazd, ale jednocześnie posiadają pewne cechy obu grup obiektów. Obecnie przyjmuje się, że wszystkie ciała nie będące gwiazdami, o masie powyżej 13 mas Jowisza, to brązowe karły. Bywają czasami nazywane „nieudanymi gwiazdami” ponieważ są słabym, mało masywnym rodzeństwem pełnoprawnych gwiazd ale fascynują astronomów z różnych powodów. Ciągle jednak niewiele o nich wiemy. Co więcej, ten kosmiczny „dylemat” nie był pewny aż do 1995 roku gdy odkryto Gliese 229B – pierwszego potwierdzonego brązowego karła.
BRĄZOWE KARŁY NIE SĄ BRĄZOWE, A BRĄZOWY NIE JEST KOLOREM
„Oczywiste było, że potrzebny jest kolor opisujący te karły, który byłby między czerwonym i czarnym. Zaproponowałam kolor brązowy i Joe (Silk) protestował ponieważ brązowy nie jest kolorem…” Dr Jill Turner
W 1963 roku astronom Shiv Kumar z Uniwersytetu Virginia wysunął założenie, że ten sam proces grawitacyjnego kurczenia się, który formuje gwiazdy z obłoków pyłu i gazu, mógłby również ukształtować mniejsze obiekty. Zamiast płonących czerwonym, żółtym, niebieskim lub białym światłem w wyniku fuzji jądrowej, mogłyby być ogrzewane przez grawitacyjny kolaps. Teraz już wiemy na pewno, że takie obiekty istnieją. Nazywamy je brązowymi karłami, ale nie są w rzeczywistości brązowe. Więc jakiego są koloru?
Określenie „brązowy karzeł” zostało wymyślone przez Dr Jill Tarter w 1975 roku do opisania tych hipotetycznych wówczas obiektów i okazało się popularniejsze niż inne ówczesne i późniejsze propozycje jak „podgwiazda”, „karzeł podczerwony” czy „planetar”. Od połowy lat 80-tych naukowcy intensywnie poszukiwali odpowiedzi na pytanie jak częstym są zjawiskiem o ile w ogóle istnieją. Trudność w obserwacji tych obiektów związana była z bardzo słabym światłem jakie emitują.
Brązowy to nie kolor, nie dla astronomów. Gdy bierze się pod uwagę kolor gwiazdy, astronomowie mówią o długości fali światła emitowanego w największej ilości przez daną gwiazdę. Gwiazdy emitują światło o różnych długościach fal, ale nie mogą emitować brązowego.
Dr Kenneth Brecher jest profesorem na Uniwersytecie Bostońskim oraz głównym badaczem projektu LITE. Jest to projekt, który wykorzystuje szereg eksperymentów, w celu zrozumienia jak ludzie postrzegają kolory. Brecher wykonał prezentację na spotkaniu American Astronomical Society o rzeczywistej barwie brązowych karłów. Problem polega na tym, że „kolor” brązowy i zbliżone do niego, są bardzo uzależnione od otoczenia w jakim się znajdują. Im ciemniejsze otoczenie tym bardziej skłaniamy się do wersji, że widzimy kolor pomarańczowy. Dlatego bardzo ciężko odwzorować, jaki kolor zobaczylibyśmy spoglądając z niewielkiej odległości na przeciętnego brązowego karła, ale posługując się popularnym kodem szesnastkowym, byłby to mniej więcej EB4B25 o wartości RGB: R-235, G-75, B-37. Wygląda bardziej na czerwonawy pomarańcz niż brąz.
GWIEZDNE NIEWYPAŁY
Przepis na przygotowanie brązowego karła rozpoczyna się tak samo jak przepis na gwiazdę. W największym skrócie, gwiazdy na ogół tworzą się kiedy mgławica pyłu i gazu jest z jakiegoś powodu zaburzona i zaczyna się zapadać. Obłoki takie zawierają w większości wodór i hel, lecz mogą też posiadać niewielkie ilości deuteru i litu. Po skondensowaniu, tworzy się obiekt wystarczająco masywny aby zapalić fuzję jądrową. Brązowe karły to obiekt jaki powstaje, kiedy ten proces się nie powiedzie, gdy protogwiazda nie uzyska wystarczającej masy do utrzymania syntezy jądrowej.
Jak gorąca musi być protogwiazda aby podtrzymać fuzję jądrową?
Około 10.000.000° Celsjusza,
Ile do tego potrzeba masy?
Około 75-80 razy więcej niż masa Jowisza.
To powyższe to absolutne minimum potrzebne do stworzenia najmniejszych i najzimniejszych gwiazd. Każda gwiazda, która jest większa, gorętsza i jaśniejsza wymaga o wiele więcej materii. Z brązowymi karłami jest inaczej. Z jakiegoś powodu nie było wystarczająco dużo materii w danym obszarze, aby protogwiazda „zapaliła się”. Pozostała po prostu kulą gazu, która przez pewien czas jest w stanie syntezować deuter.
Ile potrzeba masy do zapoczątkowania reakcji syntezy deuteru?
Około 13 razy więcej niż masa Jowisza.
Temperatura brązowych karłów może być nawet bardzo zbliżona do temperatury „gwiezdnej”, ale może również być porównywalna do temperatury „planetarnej” a ich masy również wahają się także między gwiazdami i gigantycznymi planetami gazowymi. Są one szczególnie interesujące dla naukowców, ponieważ mogą dostarczyć sporo wskazówek na temat procesów formowania się gwiazd.
Brązowe karły i gazowe olbrzymy gazowe takie jak Jowisz są fizycznie zadziwiająco podobne. Główną różnicą jest temperatura. Brązowe karły mogą mieć temperatury zbliżone do 2000°C lub stosunkowo niskie, niewiele powyżej zera. W 2014 roku odkryto obiekt (WISE J085510.83-071442.5), którego temperatura wynosi od −48 do −13 °C jednak z powodu niewielkiej masy określany jest mianem „brązowego podkarła”, może być również samotną planetą.
Temperatura panująca na umownej powierzchni Jowisza czy Saturna schodzi poniżej -100°C. Taka różnica temperatury sprawia, że materia obu rodzajów obiektów zachowuje się w różny sposób. Na przykład woda pozostaje zwykle w postaci gazowej na brązowych karłach, a zamarza na gazowych gigantach.
„BRĄZOWE” TYPY WIDMOWE
Chociaż oznaczone jako „brązowe”, podzielone są na klasy oparte na pasmach absorpcji w widmie. Wszystkie znane nam gwiazdy klasyfikujemy według typów widmowych. Główne typy widmowe od najgorętszych do najchłodniejszych to: O, B, A, F, G, K i M. Jednak czerwone karły stają się coraz chłodniejsze i nikną z czasem, aż jedyne światło jakie emitują ograniczy się do zakresu podczerwieni.
Aby możliwa była ich klasyfikacja, astronomowie dodali typy widmowe L, T oraz Y.
Typ M
Temperatura 3500-2100 K. Bardzo zbliżone do czerwonych karłów, stanowią pewnego rodzaju połączenie między dwoma rodzajami obiektów. Czerwone karły na chłodniejszym końcu klasyfikacji uważa się brązowe karły i nazywane są „late-M dwarves”. W widmie dominują linie absorpcyjne TiO, VO, H2O, CO. Ich barwę można określić jako brudną czerwień. Znamy ponad 300 takich obiektów.
Typ L
Temperatura 2100-1300 K. W tej klasie linie absorbcyjne tlenków są zastępowane przez wodorki (FeH, CrH, MgH, CaH) i silne linie metali alkaicznych. Gwiazdy w tej klasie są purpurowo-czerwone. Znamy ponad 1300 takich obiektów.
Typ T
Temperatura 1300-500 K. Tutaj widzimy silne linie CH4 i H2O oraz ekstremalnie szerokie Na I i K I. Znamy prawie 600 takich obiektów.
Typ Y
Temperatura poniżej 500 K. Najzimniejsza możliwa kategoria, która była zaledwie hipotetyczna, aż do niedawnych odkryć szeregu niezwykle ciekawych karłów. Obecnie 21 brązowych karłów zostało przypisanych do klasy Y. Nie wydzielają praktycznie żadnego światła więc fizycznie są najbliższe planetom. Dostrzeżenie tych obiektów było możliwe dzięki obserwacjom w zakresie podczerwieni przez teleskop WISE.
Brązowy karzeł tuż po swoich narodzinach, przez stosunkowo niedługi czas (kilka milionów lat) jest w stanie syntezować deuter jednak cały czas stygnie. Dlatego też typ widmowy brązowego karła odzwierciedla jego wiek. Brązowe karły zwykle rozpoczynają żywot jako obiekty typu L i z biegiem czasu stygną stając się się obiektami kolejnych typów.
NAJBLIŻSI SĄSIEDZI
Źródełka:
- http://www.solstation.com/stars/pc10bd.htm
- http://www.universetoday.com/23247/if-brown-isnt-a-color-what-color-are-brown-dwarfs/
- http://futurism.com/what-is-the-difference-between-brown-dwarfs-gas-giants-and-stars/
- http://www.guide-to-the-universe.com/brown-dwarf-star.html
- http://www.csmonitor.com/Science/2015/0730/Are-brown-dwarfs-stars-or-planets-Check-their-auroras
- https://carnegiescience.edu/news/when-it-comes-brown-dwarfs-“how-far”-key-question
- http://w.astro.berkeley.edu/~basri/bdwarfs/SciAm-book.pdf
Polecam szczególnie ostatni link.
413 views
