Co to są brązowe karły?
Brązowe karły lub brązowe karły to obiekty podgwiazdowe (o masach ok
Podobnie jak w gwiazdach, zachodzą w nich reakcje termojądrowe.fuzja jądrowa na jądrach lekkich pierwiastków (deuter, lit, beryl, bor), ale w przeciwieństwie do gwiazd głównego ciągu, udział w uwalnianiu ciepła takich gwiazd z jądrowej fuzji jąder wodoru (protonów) jest nieznaczne, a po wyczerpaniu jąder lekkich pierwiastków ustają reakcje termojądrowe w ich jelitach, po czym stosunkowo szybko się ochładzają.
W brązowych karłach, w przeciwieństwie do gwiazd głównychsekwencji, nie ma też kulistych warstw promienistej wymiany energii - wymiana ciepła w nich odbywa się tylko dzięki konwekcji turbulentnej, która w głębi decyduje o jednorodności ich składu chemicznego.
Rotacja krasnoludów
Wszystkie odkryte brązowe karły obracają się szybko – od godziny do kilkudziesięciu godzin na pełny obrót.
Na przykład trio najszybciej obracające siękarły osiągają prędkość równikową 360 000 km/h i zbliżają się już do teoretycznej granicy, powyżej której ciało niebieskie powinno zostać zniszczone przez siłę odśrodkową, a która jest o 50-80% większa od obserwowanej.
Szybki obrót karłów tłumaczy się brakiemmechanizmów przenoszenia momentu obrotowego występującego w gwiazdach. Na przykład Słońce, którego okres obrotu na równiku wynosi 25 dni i prędkość równikowa 7284 km/h, przenosi moment obrotowy poprzez pole magnetyczne: pole wirujące ze Słońcem odchyla ruch protonów wiatru słonecznego w kierunek obrotu.
W związku z tym prędkość obrotowa Słońca spada coraz bardziej w miarę jego ewolucji.
Pochodzenie
Jeden z mechanizmów pochodzenia brązukarły są podobne do planetarnych. Brązowy karzeł tworzy się w dysku protoplanetarnym na jego obrzeżach. W kolejnym etapie swojego życia, pod wpływem otaczających gwiazd, są wyrzucane w przestrzeń otaczającą ich gwiazdę macierzystą i tworzą dużą populację niezależnych obiektów.
Podobnie jak zwykłe gwiazdy, brązowe karły mogą powstawać niezależnie od innych obiektów. Mogą tworzyć się pojedynczo lub w pobliżu innych gwiazd.
W 2015 roku grupa brązowakarły w trakcie formowania, a niektóre z nich wykazywały te same dżety, co bardziej masywne gwiazdy w procesie formowania.
Dysk asteroidy wokół brązowego karła. Widok z hipotetycznej planety z odległości około 3 milionów kilometrów.
Obserwacje
W przeciwieństwie do gwiazd ciągu głównego, których minimalna temperatura powierzchni wynosi około 4000 K, temperatura brązowych karłów mieści się w przedziale od 300 do 3000 K.
W przeciwieństwie do gwiazd, które się rozgrzewająze względu na zachodzącą w nich fuzję termojądrową brązowe karły nieustannie stygną przez całe życie, natomiast im większy krasnolud, tym wolniej się ochładza.
Właściwości brązowych karłów, przejściowemasowe planety i gwiazdy są przedmiotem szczególnego zainteresowania astronomów. Rok po odkryciu pierwszego obiektu tej klasy w atmosferach brązowych karłów odkryto zjawiska pogodowe. Okazało się, że brązowe karły również mogą mieć własne księżyce.
Niedawne obserwacje znanych brązowych karłów ujawniły pewne wzorce nasilenia i osłabienia promieniowania w podczerwieni.
Sugeruje to, że brązowykarły pokryte są stosunkowo zimnymi, nieprzezroczystymi chmurami przesłaniającymi gorące wnętrze. Uważa się, że chmury te są w ciągłym ruchu z powodu silnych wiatrów znacznie silniejszych niż znane burze na Jowiszu.
Planety wokół brązowych karłów
Super-Jowisze o masach planetarnych 2M1207B i 2MASSJ044144, która krążą wokół brązowych karłów w dużych odległościach orbitalnych, może powstać w wyniku akrecji, a nie z chmury gazu i pyłu, w związku z czym może być raczej brązowymi karłami niż masywnymi planetami.
Odkryto dyski wokół brązowych karłówmają wiele takich samych funkcji jak dyski wokół gwiazd. Dlatego oczekuje się, że z biegiem czasu utworzą one planety krążące wokół brązowych karłów. Biorąc pod uwagę małą masę dysków brązowego karła, większość planet będzie planetami ziemskimi, a nie gazowymi olbrzymami.
Gdyby na orbicie krążył gazowy olbrzymbrązowy karzeł i Słońce leżałyby w płaszczyźnie swojej orbity, wówczas byłoby łatwo je wykryć metodą tranzytową, ponieważ mają w przybliżeniu tę samą średnicę.
Strefa akrecji planet wokół brązowego karła znajduje się bardzo blisko brązowego karła, więc siły pływowe będą miały duży wpływ na powstałe planety.
Planety krążące wokół brązowych karłówprawdopodobnie są to planety krzemianowe ubogie w wodę. Wyjątkiem są planety powstałe na zewnętrznej krawędzi dysku gazowo-pyłowego, które ze względu na niższą temperaturę akrecji mogą teoretycznie zatrzymać część wody w swoim składzie.
Siedlisko
Możliwość zamieszkiwania została zbadana dla planet obracających sięwokół brązowych karłów. Modele komputerowe pokazują bardzo surowe warunki zamieszkania takich planet, ponieważ strefa nadająca się do zamieszkania jest wąska i zmniejsza się z czasem w wyniku ochłodzenia brązowego karła.
Ponieważ brązowe karły są znacznie ciemniejsze od Słońca, planeta o masie Ziemi musiałaby orbitować znacznie bliżej, aby otrzymać tyle ciepła, ile Ziemia otrzymuje od Słońca.
Wokół hipotetyczne planety nadające się do zamieszkaniabrązowe karły prawdopodobnie mają okres orbitalny nie dłuższy niż kilka ziemskich dni. Nadająca się do zamieszkania strefa brązowego karła to obszar przestrzeni wokół brązowego karła, w którym temperatury nie są ani zbyt wysokie, ani zbyt niskie, aby na powierzchni planety o masie Ziemi istniała woda w stanie ciekłym.
Rozwój życia prostego lub nawet złożonegoOczekuje się, że planeta o masie Ziemi krążąca wokół brązowego karła będzie w dużej mierze zależała od ilości czasu, jaki planeta spędza w strefie zamieszkiwalnej, zwanej „Złotowłosą”.
Na Ziemi pojawienie się prostego życia zajęło co najmniej 0,5 miliarda lat, podczas gdy pojawienie się złożonego życia wielokomórkowego mogło zająć około 3 miliardy lat.
W rezultacie planeta musi wystarczająco długoznajdować się w kurczącej się strefie mieszkalnej brązowego karła, aby proste życie, a nawet zaawansowane formy życia miały czas na rozwój. Andreeshchev i Scalo (2002) obliczyli, że planeta krążąca na bliskiej orbicie wokół brązowego karła o masie 0,07 masy Słońca może pozostać w strefie zamieszkiwalnej nawet przez 10 miliardów lat.
Skraca się czas trwania okresu zamieszkiwaniadla brązowych karłów o mniejszej masie. Na przykład planeta wokół brązowego karła o masie 0,04 masy Słońca może nadawać się do zamieszkania przez nie więcej niż 4 miliardy lat.
Obraca się brązowy karzeł (mniejszy obiekt)wokół gwiazdy Gliese 229, która znajduje się w konstelacji Zająca, około 19 lat świetlnych od Ziemi. Brązowy karzeł Gliese 229B ma masę od 20 do 75 mas Jowisza.
Najnowsze badanie brązowych karłów
- Mapa brązowy karzeł
Astronomowie stworzyli najpełniejszą listępobliskie brązowe karły dzięki odkryciom dokonanym przez tysiące wolontariuszy Backyard Worlds. Lista i mapa 3D 525 brązowych karłów, w tym 38 pierwszych zgłoszonych, zawiera dane obserwacyjne z różnych instrumentów astronomicznych.
W efekcie na mapie lokalizacji znajduje się ponad500 chłodnych brązowych karłów w pobliżu Słońca. Międzynarodowy zespół astronomów, wspierany przez naukowców-wolontariuszy ze współpracy Backyard Worlds: Planet 9, ogłosił bezprecedensowy spis 525 chłodnych brązowych karłów w odległości 65 lat świetlnych od Słońca, obejmujący 38 nowych odkryć.
Określając odległości do wszystkich obiektów spisowych, astronomowie byli w stanie zbudować trójwymiarową mapę rozmieszczenia zimnych brązowych karłów w pobliżu Słońca.
- Wiatry i prądy strumieniowe
Zespół badawczy pod kierunkiem University of Arizona odkrył wiatry i prądy strumieniowe na najbliższym Ziemi brązowego karła.
Wiedza o tym, jak wiatry wieją na karły i jak rozprowadza się ciepło, jest ważna, ponieważ pomaga nam zrozumieć klimat, ekstremalne temperatury i ich ewolucję.
Aby się tego dowiedzieć, zespół naukowców wykorzystał należący do NASA satelitę Transiting Exoplanet Survey Satellite (ang. Transiting Exoplanet Survey Satellite, w skrócie TESS), teleskop kosmiczny do zbadania dwóch najbliższych Ziemi brązowych karłów.
Znajdują się 6,5 roku świetlnego stąd.Brązowe karły noszą nazwy Luhman 16 A i B. Luhman 16 A jest około 34 razy masywniejszy od Jowisza, a Luhman 16 B, który był głównym celem badań, jest około 28 razy masywniejszy niż Jowisz i około 815 stopni cieplejszy.
- Układ podwójny brązowych karłów
Naukowcy odkryli egzotyczny układ podwójny dwóch młodych obiektów przypominających planety. Chociaż wyglądają jak gigantyczne egzoplanety, powstały w taki sam sposób jak gwiazdy.
Badacze pod kierunkiem Clemence'a Fontanive'a z Center for Space and Habitability (CSH) na Uniwersytecie w Bernie odkryli ciekawy bezgwiezdny układ podwójny brązowych karłów.
System CFHTWIR-Oph 98 (w skrócie Oph 98) składa się z dwóch obiektów Oph 98 A i Oph 98 B o bardzo małej masie. Znajduje się 450 lat świetlnych od Ziemi w gromadzie gwiazd Wężownik.
Ta para jest rzadkim przykładem dwóch obiektów podobnych pod wieloma względami do pozasłonecznych gigantycznych planet krążących wokół siebie bez gwiazdy macierzystej.
Element masywniejszy, Oph 98 A - młodybrązowy karzeł o masie 15 razy większej od masy Jowisza. Naukowcy zauważają, że obiekt znajduje się na granicy oddzielającej brązowe karły od planet. Jego towarzyszka, Oph 98 B, jest tylko 8 razy cięższa od Jowisza.
- Prędkość wiatru na brązowym karle
Astronomowie po raz pierwszy zmierzyli prędkość wiatrubrązowy karzeł. Technika opracowana przez naukowców z Narodowego Obserwatorium Radioastronomicznego umożliwi pomiar prędkości wiatru na innych gwiazdach poza Układem Słonecznym.
Badacze na podstawie danych orbitalnychTeleskop Spitzera badał brązowego karła 2MASS J10475385 + 2124234. Rozmiar tego obiektu jest porównywalny z rozmiarami Jowisza, ale jest około 40 razy masywniejszy niż gazowy olbrzym. Krasnolud znajduje się 34 lata świetlne od Ziemi.
Badanie danych zebranych przez teleskop pozwoliło naukowcom na zbudowanie modelu atmosfery obiektu. Astronomowie odkryli, że zewnętrzna atmosfera brązowego karła obraca się szybciej niż jej wewnętrzna część.
Prędkość wiatru na niej wynosi około 2293,315 km / h. To znacznie więcej niż prędkość wiatru na Jowiszu, która wynosi około 370 km / h.
Czytaj więcej:
Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?
Do szyfrowania wykorzystano promieniowanie podczerwone z ludzkich rąk
Bakterie znalezione w Dolinie Śmierci, które od milionów lat znajdują się w ewolucyjnej stagnacji