ما هي الأقزام البنية؟
الأقزام البنية، أو الأقزام البنية، هي أجسام دون نجمية (مع كتل
كما في النجوم ، تحدث تفاعلات نووية حرارية فيها.الاندماج النووي على نوى العناصر الخفيفة (الديوتيريوم ، الليثيوم ، البريليوم ، البورون) ، ولكن على عكس نجوم التسلسل الرئيسي ، فإن المساهمة في إطلاق الحرارة لمثل هذه النجوم من الاندماج النووي لنواة الهيدروجين (البروتونات) هي تافهة ، وبعد استنفاد نوى العناصر الخفيفة ، تتوقف التفاعلات النووية الحرارية في أمعائهم ، وبعد ذلك تبرد بسرعة نسبيًا.
في الأقزام البنية ، على عكس النجوم الرئيسيةفي التسلسل ، لا توجد أيضًا طبقات كروية لنقل الطاقة المشعة - يتم نقل الحرارة فيها فقط بسبب الحمل الحراري المضطرب ، الذي يحدد تجانس تركيبها الكيميائي في العمق.
دوران القزم
تدور جميع الأقزام البنية المكتشفة بسرعة — من ساعة إلى عدة عشرات من الساعات في كل دورة كاملة.
على سبيل المثال، الثلاثي الأسرع دورانًاتصل سرعة الأقزام إلى خط استوائي قدره 360 ألف كيلومتر في الساعة، وقد اقتربت تمامًا من الحد النظري الذي يجب بعده تدمير جرم سماوي بواسطة قوة الطرد المركزي، وهو أكبر بنسبة 50-80٪ مما تم رصده.
يتم تفسير الدوران السريع للأقزام بغيابلآليات نقل عزم الدوران الموجود في النجوم. على سبيل المثال، الشمس، التي تبلغ فترة دورانها عند خط الاستواء 25 يومًا وسرعتها الاستوائية 7284 كم/ساعة، تنقل عزم الدوران من خلال مجال مغناطيسي: المجال الذي يدور مع الشمس يحرف حركة بروتونات الرياح الشمسية في اتجاه الدوران.
وهكذا ، فإن سرعة دوران الشمس تتباطأ أكثر فأكثر مع تطورها.
أصل
إحدى آليات نشأة اللون البنيالأقزام تشبه الكواكب. يتكون قزم بني في قرص كوكبي أولي على أطرافه. في المرحلة التالية من حياتهم ، تحت تأثير النجوم المحيطة ، يتم إلقاؤهم في الفضاء المحيط بنجمهم الأم ويشكلون عددًا كبيرًا من الكائنات المستقلة.
مثل النجوم العادية، يمكن للأقزام البنية أن تتشكل بشكل مستقل عن الأجسام الأخرى. يمكن أن تتشكل بشكل فردي أو على مقربة من النجوم الأخرى.
في عام 2015 ، ظهرت مجموعة من اللون البنيالأقزام في طور التكوين ، وبعضهم أظهر نفس النفاثات مثل النجوم الأكثر ضخامة في طور التكوين.
قرص كويكب حول قزم بني. منظر من كوكب افتراضي من مسافة حوالي 3 ملايين كيلومتر.
ملاحظات
على عكس نجوم التسلسل الرئيسي، التي تبلغ درجة حرارة سطحها الدنيا حوالي 4000 كلفن، تتراوح درجة حرارة الأقزام البنية من 300 إلى 3000 كلفن.
على عكس النجوم التي تدفئ نفسهابسبب الاندماج النووي الحراري الذي يحدث بداخلها ، تبرد الأقزام البنية باستمرار طوال حياتها ، بينما كلما كان القزم أكبر ، كان تبريده أبطأ.
خصائص الأقزام البنية الانتقالية بينالكواكب والنجوم بالكتلة ذات أهمية خاصة لعلماء الفلك. بعد مرور عام على اكتشاف أول جسم من هذه الفئة ، تم اكتشاف ظواهر الطقس في أجواء الأقزام البنية. اتضح أن الأقزام البنية يمكن أن يكون لها أقمار خاصة بها.
كشفت الملاحظات الحديثة للأقزام البنية المعروفة عن بعض الأنماط في تكثيف وتخفيف الإشعاع في الأشعة تحت الحمراء.
هذا يشير إلى أن اللون البنيالأقزام مغطاة بسحب معتمة باردة نسبيًا تحجب المناطق الداخلية الساخنة. يُعتقد أن هذه السحب في حالة حركة مستمرة بسبب الرياح القوية أقوى بكثير من العواصف المعروفة على كوكب المشتري.
الكواكب حول الأقزام البنية
كواكب المشتري الفائقة ذات الكتلة الكوكبية 2M1207B و2MASSJ044144، التي تدور حول أقزام بنية على مسافات مدارية كبيرة، قد تتشكل عن طريق التراكم وليس من سحابة من الغاز والغبار، وبالتالي قد تكون أقزامًا دون بنية وليست كواكب ضخمة.
اكتشاف أقراص حول الأقزام البنيةلها العديد من الوظائف نفسها التي تقوم بها الأقراص المحيطة بالنجوم. وبالتالي، من المتوقع أن تشكل كواكب تدور حول الأقزام البنية مع مرور الوقت. ونظرًا للكتلة المنخفضة لأقراص الأقزام البنية، فإن معظم الكواكب ستكون كواكب أرضية وليست عمالقة غازية.
إذا كان هناك عملاق غازي يدور حولهإذا كان القزم البني والشمس يقعان في مستوى مداره، فسيكون من السهل اكتشافهما بطريقة العبور، لأن لهما نفس القطر تقريبًا.
منطقة التراكم للكواكب حول القزم البني قريبة جدًا من القزم البني ، لذلك سيكون لقوى المد والجزر تأثير كبير على الكواكب المتكونة.
الكواكب تدور حول أقزام بنيةمن المحتمل أن تكون كواكب سيليكات شحيحة المياه. الاستثناء هو الكواكب التي تشكلت عند الحافة الخارجية لقرص الغاز والغبار ، والتي ، نظرًا لانخفاض درجة حرارة التراكم ، يمكنها نظريًا الاحتفاظ بجزء من الماء في تكوينها.
السكن
تمت دراسة قابلية السكن للكواكب التي تدورحول الأقزام البنية. تُظهر نماذج الكمبيوتر شروطًا صارمة جدًا لصلاحية مثل هذه الكواكب ، حيث أن المنطقة الصالحة للسكن تكون ضيقة وتتناقص بمرور الوقت بسبب تبريد القزم البني.
ونظرًا لأن الأقزام البنية أقل سطوعًا بكثير من الشمس، فإن الكوكب الذي له كتلة الأرض يجب أن يدور في مدار أقرب كثيرًا ليتلقى نفس القدر من الحرارة الذي تتلقاه الأرض من الشمس.
كواكب افتراضية صالحة للسكن حولهامن المحتمل أن يكون للأقزام البنية فترة مدارية لا تزيد عن بضعة أيام من الأرض. المنطقة الصالحة للسكن للقزم البني هي مساحة من الفضاء حول قزم بني حيث درجات الحرارة ليست عالية جدًا ولا منخفضة جدًا لوجود الماء السائل على سطح كوكب من كتلة الأرض.
تطور الحياة البسيطة أو حتى المعقدةمن المتوقع أن يعتمد كوكب ذو كتلة أرضية يدور حول قزم بني إلى حد كبير على مقدار الوقت الذي يقضيه الكوكب داخل المنطقة الصالحة للسكن، أو منطقة "المعتدل".
على الأرض، استغرق ظهور الحياة البسيطة ما لا يقل عن 0.5 مليار سنة، في حين أن ظهور الحياة المعقدة متعددة الخلايا ربما استغرق ما يقرب من 3 مليارات سنة.
ونتيجة لذلك، يجب على الكوكب لفترة كافيةأن تكون في المنطقة الصالحة للسكن المتقلصة للقزم البني بحيث يكون للحياة البسيطة أو حتى أشكال الحياة المتقدمة الوقت الكافي للتطور. حسب أندريشيف وسكالو (2002) أن الكوكب الذي يدور في مدار قريب حول قزم بني كتلته 0.07 كتلة شمسية يمكن أن يبقى داخل المنطقة الصالحة للسكن لمدة تصل إلى 10 مليارات سنة.
مدة الفترة الصالحة للسكن تقلللأقزام البنية ذات الكتلة الأقل. على سبيل المثال ، يمكن لكوكب حول قزم بني كتلته 0.04 كتلة شمسية أن يظل صالحًا للسكن لمدة لا تزيد عن 4 مليارات سنة.
قزم بني (جسم أصغر) يدورحول النجم Gliese 229 ، الذي يقع في كوكبة هير ، على بعد حوالي 19 سنة ضوئية من الأرض. تبلغ كتلة القزم البني Gliese 229B من 20 إلى 75 كتلة كوكب المشتري.
أحدث دراسة عن الأقزام البنية
- خريطة القزم البني
قام علماء الفلك بتجميع القائمة الأكثر اكتمالاالأقزام البنية القريبة بفضل الاكتشافات التي قام بها الآلاف من متطوعي Backyard Worlds. تتضمن القائمة والخريطة ثلاثية الأبعاد لـ 525 من الأقزام البنية ، بما في ذلك 38 تم الإبلاغ عنها لأول مرة ، بيانات رصد من مجموعة متنوعة من الأدوات الفلكية.
ونتيجة لذلك، خريطة الموقع لأكثر من500 قزم بني بارد في محيط الشمس. أعلن فريق دولي من علماء الفلك، بدعم من علماء متطوعين من مشروع Backyard Worlds: Planet 9، عن إحصاء غير مسبوق لـ 525 قزمًا بنيًا باردًا على بعد 65 سنة ضوئية من الشمس، بما في ذلك 38 اكتشافًا جديدًا.
من خلال تحديد المسافات لجميع كائنات التعداد ، تمكن علماء الفلك من بناء خريطة ثلاثية الأبعاد لتوزيع الأقزام البنية الباردة في محيط الشمس.
- الرياح والتيارات النفاثة
اكتشف فريق بحثي بقيادة جامعة أريزونا وجود رياح وتيارات نفاثة على أقرب قزم بني إلى الأرض.
من المهم معرفة كيفية هبوب الرياح على الأقزام وكيفية إعادة توزيع الحرارة ، لأنها تساعدنا على فهم المناخ ودرجات الحرارة القصوى وتطورها.
لمعرفة ذلك، استخدم فريق من الباحثين التلسكوب الفضائي Transiting Exoplanet Survey Satellite (أو TESS) التابع لناسا لدراسة أقرب قزمين بنيين إلى الأرض.
تبعد 6.5 سنة ضوئية.تم تسمية الأقزام البنية باسم Luhman 16 A و B. Luhman 16 A ، وهي أكبر بنحو 34 مرة من كوكب المشتري ، ولهمان 16 B ، الذي كان هدف الدراسة الرئيسي ، أكبر بحوالي 28 مرة من كوكب المشتري وحوالي 815 درجة حرارة.
- النظام الثنائي للأقزام البنية
اكتشف العلماء نظامًا ثنائيًا غريبًا يتكون من جسمين شابين يشبهان الكواكب. على الرغم من أنها تشبه الكواكب الخارجية العملاقة ، إلا أنها تشكلت بنفس طريقة النجوم.
اكتشف باحثون بقيادة كليمنس فونتانيف من مركز الفضاء والسكن (CSH) في جامعة برن نظامًا ثنائيًا غريبًا عديم النجوم من الأقزام البنية.
يتكون نظام CFHTWIR-Oph 98 (أو Oph 98 للاختصار) من جسمين منخفضي الكتلة Oph 98 A وOph 98 B. ويقع على بعد 450 سنة ضوئية من الأرض في مجموعة نجوم Ophiuchus.
يعد هذا الزوج مثالًا نادرًا لجسمين متشابهين في العديد من الجوانب مع الكواكب العملاقة خارج المجموعة الشمسية التي تدور حول بعضها البعض دون نجمها الأم.
مكون أكثر ضخامة ، Oph 98 A - يونغقزم بني كتلته 15 ضعف كتلة كوكب المشتري. لاحظ العلماء أن الجسم يقع على الحدود الفاصلة بين الأقزام البنية والكواكب. رفيقه ، Oph 98 B ، أثقل بثماني مرات فقط من كوكب المشتري.
- سرعة الرياح على قزم بني
تمكن علماء الفلك من قياس سرعة الرياح لأول مرةقزم بني. وستتيح هذه التقنية، التي طورها باحثون من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي، قياس سرعة الرياح على النجوم الأخرى خارج النظام الشمسي.
الباحثون على أساس البيانات المداريةدرس تلسكوب سبيتزر القزم البني 2MASS J10475385 + 2124234. حجم هذا الجسم يمكن مقارنته بحجم كوكب المشتري ، لكنه أكبر بحوالي 40 مرة من كتلة الغاز العملاق. يقع القزم على بعد 34 سنة ضوئية من الأرض.
سمحت دراسة البيانات التي تم جمعها بواسطة التلسكوب للعلماء بتجميع نموذج للغلاف الجوي للكائن. وجد علماء الفلك أن الغلاف الجوي الخارجي للقزم البني يدور أسرع من الجزء الداخلي منه.
سرعة الرياح عليها حوالي 2293.315 كم / ساعة. هذا أعلى بكثير من سرعة الرياح على كوكب المشتري ، والتي تبلغ حوالي 370 كم / ساعة.
قراءة المزيد:
تم إنشاء أول خريطة دقيقة للعالم. ما هو الخطأ مع أي شخص آخر؟
تم استخدام الأشعة تحت الحمراء من أيدي الإنسان للتشفير
تم العثور على البكتيريا في وادي الموت التي كانت في حالة ركود تطوري لملايين السنين