Τι είναι οι καφέ νάνοι;
Οι καφέ νάνοι, ή οι καφέ νάνοι, είναι υποαστρικά αντικείμενα (με μάζες
Όπως και στα αστέρια, λαμβάνουν χώρα θερμοπυρηνικές αντιδράσεις.πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες ελαφρών στοιχείων (δευτέριο, λίθιο, βηρύλλιο, βόριο), αλλά, σε αντίθεση με τα αστέρια της κύριας ακολουθίας, η συμβολή στην απελευθέρωση θερμότητας τέτοιων αστεριών από την πυρηνική σύντηξη πυρήνων υδρογόνου (πρωτόνια) είναι ασήμαντη και μετά την εξάντληση των αποθεμάτων πυρήνων ελαφρών στοιχείων, οι θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στα έντερα σταματούν, μετά την οποία κρυώνουν σχετικά γρήγορα.
Σε καφέ νάνους, σε αντίθεση με τα αστέρια του κύριουακολουθία, δεν υπάρχουν επίσης σφαιρικά στρώματα μεταφοράς ενέργειας με ακτινοβολία - η μεταφορά θερμότητας σε αυτά πραγματοποιείται μόνο λόγω της τυρβώδους μεταφοράς, η οποία καθορίζει σε βάθος την ομοιογένεια της χημικής τους σύνθεσης.
Περιστροφή νάνος
Όλοι οι καφέ νάνοι που έχουν ανακαλυφθεί έχουν μια γρήγορη περιστροφή - από μία ώρα έως μερικές δεκάδες ώρες για πλήρη περιστροφή .
Για παράδειγμα, οι τρεις νάνοι με την ταχύτερη περιστροφή φτάνουν σε ισημερινές ταχύτητες 360.000 km/h και είναι αρκετά κοντά στο θεωρητικό όριο πέρα από το οποίο ένα ουράνιο σώμα πρέπει να καταστραφεί από φυγόκεντρη δύναμη, η οποία είναι 50-80% μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρείται.
Η ταχεία περιστροφή των νάνων εξηγείται από την έλλειψη μηχανισμών για τη μετάδοση της ροπής που υπάρχει στα αστέρια.Για παράδειγμα, ο Ήλιος, ο οποίος έχει τροχιακή περίοδο 25 ημερών στον ισημερινό και ισημερινή ταχύτητα 7.284 km/h, μεταδίδειστροφορμή μέσω του μαγνητικού πεδίου: το πεδίο που περιστρέφεται με τον Ήλιο εκτρέπεταιΗ κίνηση των πρωτονίων του ηλιακού ανέμου προς την κατεύθυνση περιστροφής.
Έτσι, η ταχύτητα περιστροφής του Ήλιου μειώνεται όλο και περισσότερο καθώς εξελίσσεται.
Προέλευση
Ένας από τους μηχανισμούς προέλευσης του καφέοι νάνοι είναι παρόμοιοι με τους πλανητικούς. Ένας καφέ νάνος σχηματίζεται σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο στα περίχωρά του. Στο επόμενο στάδιο της ζωής τους, υπό την επήρεια των γύρω αστεριών, ρίχνονται στον περιβάλλοντα χώρο του γονικού τους αστεριού και σχηματίζουν ένα μεγάλο πληθυσμό ανεξάρτητων αντικειμένων.
Όπως και τα συνηθισμένα αστέρια, οι καφέ νάνοι μπορούν να σχηματιστούν ανεξάρτητα απόΜπορούν να σχηματιστούν ξεχωριστά ή σε άμεση γειτνίαση με τοάλλα αστέρια.
Το 2015, μια ομάδα καφένάνοι στη διαδικασία σχηματισμού, και μερικοί από αυτούς έδειξαν τα ίδια τζετ με τα πιο τεράστια αστέρια στη διαδικασία σχηματισμού.
Ένας αστεροειδής δίσκος γύρω από έναν καφέ νάνο. Θέα από έναν υποθετικό πλανήτη από απόσταση περίπου 3 εκατομμυρίων χιλιομέτρων.
Παρατηρήσεις
Σε αντίθεση με τους αστέρες κύριας ακολουθίας, οι οποίοι έχουν ελάχιστη επιφανειακή θερμοκρασίαπερίπου 4000 K, η θερμοκρασία των καφέ νάνων βρίσκεται στην περιοχή300 έως 3000 Κ.
Σε αντίθεση με τα αστέρια που ζεσταίνονταιΛόγω της θερμοπυρηνικής σύντηξης που συμβαίνει μέσα τους, οι καφέ νάνοι κρυώνουν συνεχώς καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής τους, ενώ όσο μεγαλύτερος είναι ο νάνος, τόσο πιο αργά ψύχεται.
Ιδιότητες καφέ νάνων, μεταβατικό μεταξύπλανήτες και αστέρια κατά μάζα, παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους αστρονόμους. Ένα χρόνο μετά την ανακάλυψη του πρώτου αντικειμένου αυτής της κατηγορίας, ανακαλύφθηκαν καιρικά φαινόμενα στην ατμόσφαιρα των καφέ νάνων. Αποδείχθηκε ότι οι καφέ νάνοι μπορούν επίσης να έχουν τα δικά τους φεγγάρια.
Πρόσφατες παρατηρήσεις γνωστών καφέ νάνων έχουν αποκαλύψει κάποια μοτίβα στην ενίσχυση και εξασθένηση της ακτινοβολίας στην υπέρυθρη περιοχή.
Αυτό υποδηλώνει ότι το καφέοι νάνοι καλύπτονται με σχετικά κρύα, αδιαφανή σύννεφα που κρύβουν το ζεστό εσωτερικό. Αυτά τα σύννεφα πιστεύεται ότι βρίσκονται σε συνεχή κίνηση λόγω ισχυρών ανέμων πολύ ισχυρότερων από τις γνωστές καταιγίδες στον Δία.
Πλανήτες γύρω από καφέ νάνους
Οι πλανητικής μάζας υπερ-Jupiters 2M1207B και 2MASS J044144, οι οποίοι περιστρέφονται γύρω από καφέ νάνους σε μεγάλες τροχιακές αποστάσεις, μπορούννα σχηματίζεται από προσαύξηση και όχι από νέφος αερίου και σκόνης, και επομένως μπορεί να σχηματιστεί απόΝα είστε υπο-καφέ νάνοι, όχι μαζικοί πλανήτες.
Οι δίσκοι γύρω από τους καφέ νάνους έχουν πολλές από τις ίδιες λειτουργίες με τους δίσκους γύρω από τα αστέρια.Έτσι, θεωρείται ότι με την πάροδο του χρόνου θα υπάρξειΔεδομένης της χαμηλής μάζας των καφέ νάνων δίσκων , οι περισσότεροι πλανήτεςθα είναι γήινοι πλανήτες, όχι αέριοι γίγαντες.
Εάν ο γίγαντας αερίου ήταν σε τροχιά γύρω από έναν καφέ νάνο και ο Ήλιος ήταν στο επίπεδο της τροχιάς του, θα ήταν εύκολο να ανιχνευθεί με τη μέθοδο διέλευσης, επειδή έχουνπερίπου την ίδια διάμετρο.
Η ζώνη συσσώρευσης για πλανήτες γύρω από έναν καφέ νάνο είναι πολύ κοντά στον καφέ νάνο, οπότε οι παλιρροιακές δυνάμεις θα έχουν μεγάλο αντίκτυπο στους πλανήτες που σχηματίζονται.
Πλανήτες σε τροχούς καφέ νάνουςπιθανότατα να είναι λιπαντικοί πυριτικοί πλανήτες Εξαίρεση είναι οι πλανήτες που σχηματίζονται στην εξωτερική άκρη του δίσκου αερίου και σκόνης, οι οποίοι, λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας αύξησης, μπορούν θεωρητικά να συγκρατήσουν μέρος του νερού στη σύνθεσή τους.
Δυνατότητα
Μελετήθηκε η βιωσιμότητα για περιστρεφόμενους πλανήτεςγύρω από καφέ νάνους. Τα μοντέλα υπολογιστών δείχνουν πολύ αυστηρές συνθήκες για την κατοικησιμότητα τέτοιων πλανητών, καθώς η κατοικήσιμη ζώνη είναι στενή και μειώνεται με την πάροδο του χρόνου λόγω της ψύξης του καφέ νάνου.
Επειδή οι καφέ νάνοι είναι πολύ πιο αμυδροί από τον Ήλιο, ένας πλανήτης με μάζα Γης θα πρέπει να περιστρέφεται πολύ πιο κοντά για να λάβει τόση θερμότητα όση λαμβάνει η Γηαπό τον Ήλιο.
Υποθετικοί κατοικήσιμοι πλανήτες γύρωΟι καφέ νάνοι πιθανότατα έχουν περίοδο τροχιάς όχι περισσότερο από μερικές ημέρες της Γης. Η κατοικήσιμη ζώνη ενός καφέ νάνου είναι μια περιοχή χώρου γύρω από έναν καφέ νάνο όπου οι θερμοκρασίες δεν είναι ούτε πολύ υψηλές ούτε πολύ χαμηλές για να υπάρχει υγρό νερό στην επιφάνεια ενός πλανήτη της μάζας της Γης.
Η ανάπτυξη απλής ή και πολύπλοκης ζωής στοΈνας πλανήτης μάζας της Γης που περιστρέφεται γύρω από έναν καφέ νάνο αναμένεται να εξαρτηθεί σε μεγάλο βαθμό από το χρόνο που περνά ο πλανήτης εντός της κατοικήσιμης ζώνης ή της ζώνης "Goldilocks".
Στη Γη, η εμφάνιση απλής ζωής χρειάστηκε τουλάχιστον 0,5 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ η εμφάνιση πολύπλοκης πολυκύτταρης ζωής μπορεί να χρειάστηκε περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ως αποτέλεσμα, ο πλανήτης πρέπει να έχει αρκετό χρόνονα είναι στη συρρικνούμενη κατοικήσιμη ζώνη ενός καφέ νάνου, έτσι ώστε η απλή ζωή ή ακόμα και οι προηγμένες μορφές ζωής να έχουν χρόνο να αναπτυχθούν. Οι Andreeshchev και Scalo (2002) υπολόγισαν ότι ένας πλανήτης σε στενή τροχιά γύρω από έναν καφέ νάνο 0,07 ηλιακής μάζας θα μπορούσε να παραμείνει εντός της κατοικήσιμης ζώνης για έως και 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
Η διάρκεια της κατοικήσιμης περιόδου μειώνεταιγια καφέ νάνους μικρότερης μάζας. Για παράδειγμα, ένας πλανήτης γύρω από έναν καφέ νάνο 0,04 ηλιακών μαζών μπορεί να παραμείνει κατοικήσιμος για όχι περισσότερο από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Περιστρεφόμενο καφέ νάνος (μικρότερο αντικείμενο)γύρω από το αστέρι Gliese 229, το οποίο βρίσκεται στον αστερισμό Hare, περίπου 19 έτη φωτός από τη Γη. Ο καφέ νάνος Gliese 229B έχει μάζα 20 έως 75 μάζες Δία.
Η τελευταία μελέτη των καφέ νάνων
- Καφέ νάνος χάρτης
Οι αστρονόμοι έχουν καταρτίσει την πληρέστερη λίστακοντινοί καφέ νάνοι χάρη σε ανακαλύψεις χιλιάδων εθελοντών του Backyard Worlds. Ο κατάλογος και ο τρισδιάστατος χάρτης των 525 καφέ νάνων, συμπεριλαμβανομένων 38 που αναφέρθηκαν για πρώτη φορά, περιλαμβάνουν δεδομένα παρατήρησης από μια ποικιλία αστρονομικών οργάνων.
Ως αποτέλεσμα, ένας χάρτης τοποθεσίας πάνω από500 δροσεροί καφέ νάνοι στην περιοχή του Ήλιου. Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, με την υποστήριξη εθελοντών επιστημόνων από τη συνεργασία Backyard Worlds: Planet 9, ανακοίνωσε μια άνευ προηγουμένου απογραφή 525 ψυχρών καφέ νάνων σε απόσταση 65 ετών φωτός από τον Ήλιο, συμπεριλαμβανομένων 38 νέων ανακαλύψεων.
Προσδιορίζοντας τις αποστάσεις από όλα τα αντικείμενα απογραφής, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να χτίσουν έναν τρισδιάστατο χάρτη της κατανομής των κρύων καφέ νάνων κοντά στον Ήλιο.
- Άνεμοι και αεριωθούμενα ρεύματα
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ανακάλυψε ανέμους και ρεύματα στον πλησιέστερο καφέ νάνο στη Γη.
Η γνώση του τρόπου με τον οποίο φυσούν οι άνεμοι στους νάνους και του τρόπου με τον οποίο η θερμότητα αναδιανέμεται είναι σημαντική, καθώς μας βοηθά να κατανοήσουμε το κλίμα, τις ακραίες θερμοκρασίες και την εξέλιξή τους.
Για να το ανακαλύψουν, μια ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο TESS της NASA για να μελετήσει τους δύο πιο κοντινούς καφέ νάνους στη Γη.
Είναι 6,5 έτη φωτός μακριά.Οι καφέ νάνοι ονομάζονται Luhman 16 A και B. Το Luhman 16 A είναι περίπου 34 φορές πιο ογκώδες από τον Δία και το Luhman 16 B, το οποίο ήταν το κύριο αντικείμενο της έρευνας, είναι περίπου 28 φορές πιο ογκώδες από τον Δία και περίπου 815 βαθμούς πιο ζεστό.
- Το δυαδικό σύστημα των καφέ νάνων
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα εξωτικό δυαδικό σύστημα δύο νέων αντικειμένων που μοιάζουν με πλανήτες. Αν και μοιάζουν με γιγαντιαίους εξωπλανήτες, σχηματίστηκαν με τον ίδιο τρόπο όπως τα αστέρια.
Ερευνητές με επικεφαλής τον Clemence Fontanive του Κέντρου Διαστήματος και Κατοικίας (CSH) στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης ανακάλυψαν ένα περίεργο δυαδικό σύστημα αστεριών καφέ νάνων.
Το σύστημα CFHTWIR-Oph 98 (ή Oph 98 για συντομία) αποτελείται από δύο πολύ χαμηλής μάζας αντικείμενα Oph 98 A και Oph 98 B. Βρίσκεται 450 έτη φωτός από τη Γη στο αστρικό σμήνος Ophiuchus.
Αυτό το ζεύγος είναι ένα σπάνιο παράδειγμα δύο αντικειμένων παρόμοιων από πολλές απόψεις με εξωηλιακούς γιγάντιους πλανήτες που περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλο χωρίς γονικό αστέρι.
Πιο τεράστιο συστατικό, Oph 98 A - youngέναν καφέ νάνο με μάζα 15 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία. Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι το αντικείμενο βρίσκεται στα σύνορα που χωρίζουν καφέ νάνους από τους πλανήτες. Ο σύντροφος του, Oph 98 B, είναι μόλις 8 φορές βαρύτερος από τον Δία.
- Ταχύτητα ανέμου σε καφέ νάνο
Οι αστρονόμοι μέτρησαν την ταχύτητα του ανέμου για πρώτη φοράκαφέ νάνος. Η τεχνική, που αναπτύχθηκε από ερευνητές από το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας, θα καταστήσει δυνατή τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου σε άλλα αστέρια εκτός του ηλιακού συστήματος.
Οι ερευνητές βασίζονται σε τροχιακά δεδομέναΤο τηλεσκόπιο Spitzer μελέτησε τον καφέ νάνο 2MASS J10475385 + 2124234. Το μέγεθος αυτού του αντικειμένου είναι συγκρίσιμο με το μέγεθος του Δία, αλλά είναι περίπου 40 φορές πιο ογκώδες από τον γίγαντα αερίου. Ο νάνος βρίσκεται 34 έτη φωτός από τη Γη.
Η μελέτη των δεδομένων που συλλέχθηκαν από το τηλεσκόπιο επέτρεψε στους επιστήμονες να συντάξουν ένα μοντέλο της ατμόσφαιρας του αντικειμένου. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η εξωτερική ατμόσφαιρα του καφέ νάνου περιστρέφεται γρηγορότερα από το εσωτερικό του.
Η ταχύτητα του ανέμου είναι περίπου 2293.315 km / h. Αυτό είναι σημαντικά υψηλότερο από την ταχύτητα του ανέμου στον Δία, που είναι περίπου 370 km / h.
Διαβάστε περισσότερα:
Δημιουργήθηκε ο πρώτος ακριβής χάρτης του κόσμου. Τι συμβαίνει με όλους τους άλλους;
Η υπέρυθρη ακτινοβολία από ανθρώπινα χέρια χρησιμοποιήθηκε για κρυπτογράφηση
Τα βακτήρια βρέθηκαν στην κοιλάδα του θανάτου που βρίσκονται σε εξελικτική στασιμότητα για εκατομμύρια χρόνια