Cosa sono le nane brune?
Le nane brune, o nane brune, sono oggetti substellari (con masse di
Come nelle stelle, in esse avvengono reazioni termonucleari.fusione nucleare sui nuclei degli elementi leggeri (deuterio, litio, berillio, boro), ma, a differenza delle stelle della sequenza principale, il contributo al rilascio di calore di tali stelle dalla fusione nucleare dei nuclei di idrogeno (protoni) è insignificante, e dopo l'esaurimento delle riserve di nuclei di elementi leggeri, cessano le reazioni termonucleari nelle loro viscere, dopo di che si raffreddano relativamente rapidamente.
Nelle nane brune, in contrasto con le stelle principalisequenza, non ci sono nemmeno strati sferici di trasferimento di energia radiante - il trasferimento di calore in essi viene effettuato solo a causa della convezione turbolenta, che determina l'omogeneità della loro composizione chimica in profondità.
Rotazione nana
Tutte le nane brune scoperte ruotano rapidamente, da un'ora a diverse decine di ore per rotazione completa.
Ad esempio, il trio a rotazione più rapidanane raggiunge una velocità equatoriale di 360.000 km/h, e si è avvicinata molto al limite teorico oltre il quale un corpo celeste dovrebbe essere distrutto dalla forza centrifuga, e che è del 50-80% maggiore di quanto osservato.
La rapida rotazione dei nani è spiegata dall'assenza didei meccanismi di trasmissione della coppia che esiste nelle stelle. Ad esempio, il Sole, che ha un periodo di rivoluzione all'equatore di 25 giorni e una velocità equatoriale di 7284 km/h, trasmette coppia rotazionale attraverso un campo magnetico: il campo che ruota con il Sole devia il movimento dei protoni del vento solare in il senso di rotazione.
Pertanto, la velocità di rotazione del Sole rallenta sempre di più man mano che si evolve.
Origine
Uno dei meccanismi di origine del marronei nani sono simili al planetario. Una nana bruna si forma in un disco protoplanetario alla sua periferia. Nella fase successiva della loro vita, sotto l'influenza delle stelle circostanti, vengono lanciati nello spazio circostante della loro stella madre e formano una grande popolazione di oggetti indipendenti.
Come le stelle normali, le nane brune possono formarsi indipendentemente da altri oggetti. Possono formarsi individualmente o in prossimità di altre stelle.
Nel 2015, un gruppo di marronenane nel processo di formazione, e alcuni di loro hanno mostrato gli stessi getti di stelle più massicce nel processo di formazione.
Un disco di asteroidi attorno a una nana bruna. Vista da un ipotetico pianeta da una distanza di circa 3 milioni di chilometri.
Osservazioni
A differenza delle stelle della sequenza principale, la cui temperatura superficiale minima è di circa 4000 K, la temperatura delle nane brune è compresa tra 300 e 3000 K.
A differenza delle stelle che si riscaldanoa causa della fusione termonucleare che avviene al loro interno, le nane brune si raffreddano costantemente per tutta la loro vita, mentre più grande è la nana, più lentamente si raffredda.
Proprietà delle nane brune, transizione trapianeti e stelle in massa, sono di particolare interesse per gli astronomi. Un anno dopo la scoperta del primo oggetto di questa classe, furono scoperti fenomeni meteorologici nelle atmosfere delle nane brune. Si è scoperto che anche le nane brune possono avere le proprie lune.
Recenti osservazioni di nane brune conosciute hanno rivelato alcuni modelli nell'intensificazione e nell'attenuazione della radiazione nell'infrarosso.
Questo suggerisce che il marronele nane sono coperte da nubi opache e relativamente fredde che oscurano l'interno caldo. Si ritiene che queste nuvole siano in costante movimento a causa di forti venti molto più forti delle tempeste conosciute su Giove.
Pianeti intorno alle nane brune
Super-Giove di massa planetaria 2M1207B e 2MASSJ044144, che orbita attorno alle nane brune a grandi distanze orbitali, potrebbe formarsi per accrescimento piuttosto che da una nube di gas e polvere, e potrebbe quindi trattarsi di nane subbrune piuttosto che di pianeti massicci.
Scoperti dischi attorno alle nane brunehanno molte delle stesse funzioni dei dischi attorno alle stelle. Pertanto, si prevede che nel corso del tempo formeranno pianeti in orbita attorno alle nane brune. Data la massa ridotta dei dischi delle nane brune, la maggior parte dei pianeti saranno pianeti terrestri piuttosto che giganti gassosi.
Se un gigante gassoso fosse in orbitanana bruna e il Sole si troverebbero nel piano della sua orbita, allora sarebbe facile da rilevare con il metodo del transito, perché hanno approssimativamente lo stesso diametro.
La zona di accrescimento per i pianeti attorno a una nana bruna è molto vicina alla nana bruna, quindi le forze di marea avranno un grande impatto sui pianeti formati.
Pianeti in orbita attorno a nane bruneprobabilmente sono pianeti silicati a scarsità d'acqua. Un'eccezione sono i pianeti formati sul bordo esterno del disco di gas e polvere, che, a causa della minore temperatura di accrescimento, possono teoricamente trattenere parte dell'acqua nella loro composizione.
Abitabilità
L'abitabilità è stata studiata per i pianeti in rotazioneintorno alle nane brune. I modelli al computer mostrano condizioni molto rigide per l'abitabilità di tali pianeti, poiché la zona abitabile è stretta e diminuisce nel tempo a causa del raffreddamento della nana bruna.
Poiché le nane brune sono molto più deboli del Sole, un pianeta di massa terrestre dovrebbe orbitare molto più vicino per ricevere tanto calore quanto la Terra riceve dal Sole.
Ipotetici pianeti abitabili intornole nane brune probabilmente hanno un periodo orbitale di non più di pochi giorni terrestri. La zona abitabile di una nana bruna è un'area di spazio intorno a una nana bruna dove le temperature non sono né troppo alte né troppo basse perché l'acqua liquida possa esistere sulla superficie di un pianeta di massa terrestre.
Lo sviluppo della vita semplice o addirittura complessaSi prevede che un pianeta di massa terrestre in orbita attorno a una nana bruna dipenda in gran parte dalla quantità di tempo che il pianeta trascorre all’interno della zona abitabile, o zona “Riccioli d’oro”.
Sulla Terra, l’emergere della vita semplice ha richiesto almeno 0,5 miliardi di anni, mentre l’emergere della vita multicellulare complessa potrebbe aver richiesto circa 3 miliardi di anni.
Di conseguenza, il pianeta deve essere abbastanza lungotrovarsi nella zona abitabile sempre più ridotta di una nana bruna in modo che la vita semplice o anche le forme di vita avanzate abbiano il tempo di svilupparsi. Andreeshchev e Scalo (2002) hanno calcolato che un pianeta in orbita stretta attorno a una nana bruna di 0,07 masse solari potrebbe rimanere nella zona abitabile fino a 10 miliardi di anni.
La durata del periodo abitabile diminuisceper nane brune di massa minore. Ad esempio, un pianeta attorno a una nana bruna di 0,04 masse solari può rimanere abitabile per non più di 4 miliardi di anni.
Nana bruna (oggetto più piccolo) rotanteintorno alla stella Gliese 229, che si trova nella costellazione della Lepre, a circa 19 anni luce dalla Terra. La nana bruna Gliese 229B ha una massa da 20 a 75 masse di Giove.
L'ultimo studio sulle nane brune
- Mappa della nana bruna
Gli astronomi hanno compilato l'elenco più completonane brune vicine grazie alle scoperte fatte da migliaia di volontari di Backyard Worlds. L'elenco e la mappa 3D di 525 nane brune, di cui 38 segnalate per la prima volta, includono dati di osservazione da una varietà di strumenti astronomici.
Di conseguenza, una mappa della posizione di oltre500 nane brune fredde nelle vicinanze del Sole. Un team internazionale di astronomi, supportato da scienziati volontari della collaborazione Backyard Worlds: Planet 9, ha annunciato un censimento senza precedenti di 525 nane brune fredde entro 65 anni luce dal Sole, comprese 38 nuove scoperte.
Determinando le distanze da tutti gli oggetti censiti, gli astronomi sono stati in grado di costruire una mappa tridimensionale della distribuzione delle nane brune fredde nelle vicinanze del Sole.
- Venti e correnti a getto
Un gruppo di ricerca guidato dall'Università dell'Arizona ha scoperto venti e correnti a getto sulla nana bruna più vicina alla Terra.
Sapere come i venti soffiano sulle nane e come viene ridistribuito il calore è importante, poiché ci aiuta a capire il clima, le temperature estreme e la loro evoluzione.
Per scoprirlo, un team di ricercatori ha utilizzato il telescopio spaziale Transiting Exoplanet Survey Satellite, o TESS, della NASA, per studiare le due nane brune più vicine alla Terra.
Sono lontani 6,5 anni luce.Le nane brune sono chiamate Luhman 16 A e B. Luhman 16 A è circa 34 volte più massiccio di Giove, e Luhman 16 B, che era l'obiettivo principale dello studio, è circa 28 volte più massiccio di Giove e circa 815 gradi più caldo.
- Il sistema binario delle nane brune
Gli scienziati hanno scoperto un esotico sistema binario di due giovani oggetti simili a pianeti. Sebbene sembrino esopianeti giganti, si sono formati allo stesso modo delle stelle.
I ricercatori guidati da Clemence Fontanive del Center for Space and Habitability (CSH) dell'Università di Berna hanno scoperto un curioso sistema binario senza stelle di nane brune.
Il sistema CFHTWIR-Oph 98 (o Oph 98 in breve) è costituito da due oggetti di massa molto bassa Oph 98 A e Oph 98 B. Si trova a 450 anni luce dalla Terra nell'ammasso stellare di Ofiuco.
Questa coppia è un raro esempio di due oggetti simili per molti aspetti a pianeti giganti extrasolari che orbitano l'uno intorno all'altro senza una stella madre.
Componente più massiccio, Oph 98 A - giovaneuna nana bruna con una massa 15 volte quella di Giove. Gli scienziati notano che l'oggetto si trova sul confine che separa le nane brune dai pianeti. Il suo compagno, Oph 98 B, è solo 8 volte più pesante di Giove.
- Velocità del vento su una nana bruna
Gli astronomi hanno misurato per la prima volta la velocità del ventonana bruna. La tecnica, sviluppata dai ricercatori dell'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia, consentirà di misurare la velocità del vento su altre stelle al di fuori del sistema solare.
Ricercatori basati su dati orbitaliIl telescopio Spitzer ha studiato la nana bruna 2MASS J10475385 + 2124234. La dimensione di questo oggetto è paragonabile alla dimensione di Giove, ma è circa 40 volte più massiccio del gigante gassoso. Il nano si trova a 34 anni luce dalla Terra.
Lo studio dei dati raccolti dal telescopio ha permesso agli scienziati di compilare un modello dell'atmosfera dell'oggetto. Gli astronomi hanno scoperto che l'atmosfera esterna della nana bruna ruota più velocemente della sua parte interna.
La velocità del vento su di esso è di circa 2293,315 km / h. Questo è significativamente più alto della velocità del vento su Giove, che è di circa 370 km / h.
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