Що таке коричневі карлики?
Коричневі карлики, або бурі карлики - це субзіркові об'єкти (з масами в
Як і в зірках, у них йдуть термоядерні реакціїядерного синтезу на ядрах легких елементів (дейтерію, літію, берилію, бору), але, на відміну від зірок головної послідовності, внесок в тепловиділення таких зірок ядерної реакції злиття ядер водню (протонів) незначний, і після вичерпання запасів ядер легких елементів термоядерні реакції в їхніх надрах припиняються, після чого вони відносно швидко остигають.
У коричневих карликів, на відміну від зірок головноїпослідовності, також відсутні кульові шари променевого переносу енергії - теплоперенос в них здійснюється тільки за рахунок турбулентної конвекції, що обумовлює однорідність їх хімічного складу по глибині.
обертання карликів
Всі відкриті коричневі карлики мають швидке обертання - від години до декількох десятків годин на повний оборот.
Наприклад, трійця найбільш швидко обертаютьсякарликів досягає екваторіальної швидкості 360 000 км/год, і досить близько підійшла до теоретичної межі, за якою небесне тіло має бути зруйноване відцентровою силою, і яке більше спостерігається на 50-80%.
Швидке обертання карликів пояснюють відсутністю уних механізмів передачі крутного моменту, що існує у зірок. Наприклад, Сонце, що має період обігу на екваторі 25 днів і екваторіальну швидкість 7284 км/год, передає момент обертання через магнітне поле: поле, що обертається разом із Сонцем, відхиляє рух протонів сонячного вітру в напрямку обертання.
Тим самим швидкість обертання Сонця в міру його еволюції все більше сповільнюється.
походження
Один з механізмів походження коричневихкарликів схожий з планетарним. Коричневий карлик формується в протопланетному диску на його околиці. На наступному етапі їхнього життя вони під впливом оточуючих зірок викидаються в навколишній простір їх батьківської зірки і утворюють велику популяцію самостійних об'єктів.
Як і звичайні зірки, коричневі карлики можуть утворюватись незалежно від інших об'єктів. Вони можуть формуватися окремо або в безпосередній близькості від інших зірок.
У 2015 році була вивчена група коричневихкарликів, які перебувають в процесі формування, і деякі з них демонстрували такі ж джети, що і більш масивні зірки, що знаходяться в процесі формування.
Астероїдний диск навколо коричневого карлика. Вид з гіпотетичної планети з відстані близько 3 млн кілометрів.
спостереження
На відміну від зірок головної послідовності, мінімальна температура поверхні яких становить близько 4000 К, температура коричневих карликів лежить у проміжку від 300 до 3000 До.
На відміну від зірок, які самі себе розігріваютьза рахунок йде всередині них термоядерного синтезу, коричневі карлики протягом свого життя постійно охолоджуються, при цьому чим більше карлик, тим повільніше він остигає.
Властивості коричневих карликів, перехідних міжпланетами і зірками по масам, викликають особливий інтерес астрономів. Рік по тому після відкриття першого об'єкту цього класу в атмосферах коричневих карликів були виявлені погодні явища. З'ясувалося, що коричневі карлики також можуть мати власні супутники.
Останні спостереження за відомими коричневими карликами виявили деякі закономірності у посиленні та ослабленні випромінювання в інфрачервоному діапазоні.
Це наштовхує на думку про те, що коричневікарлики затягнуті щодо холодними, непрозорими хмарами, що приховують гарячу внутрішню область. Вважається, що ці хмари знаходяться в постійному русі через сильні вітри, набагато більш сильних, ніж відомі шторми на Юпітері.
Планети навколо коричневих карликів
Супер-Юпітери планетарної маси 2M1207B та 2MASSJ044144, що обертаються навколо коричневих карликів на великих орбітальних відстанях, можуть бути утворені за допомогою акреції, а не з газопилової хмари, і тому можуть бути субкоричневими карликами, а не масивними планетами.
Виявлені диски навколо коричневих карликівмають багато з тих самих функцій, як і диски навколо зірок. Таким чином, передбачається, що з них з часом будуть сформовані планети, що обертаються навколо коричневих карликів. Враховуючи малу масу дисків коричневих карликів, більшість планет буде планетами земної групи, а не газовими гігантами.
Якби газовий гігант обертався навколокоричневий карлик і Сонце лежало б у площині його орбіти, то його легко було б виявити транзитним методом, тому що вони мають приблизно однаковий діаметр.
Зона акреції для планет навколо коричневого карлика розташована дуже близько до самого коричневому карлику, тому приливні сили будуть надавати великий вплив на сформовані планети.
Планети, що обертаються навколо коричневих карликів,ймовірно, будуть силікатними планетами з дефіцитом води. Виняток становлять сформовані на зовнішньому краю газопилового диска планети, які в силу більш низької температури акреції теоретично можуть зберегти частину води в своєму складі.
населеність
Була вивчена населеність для планет, що обертаютьсянавколо коричневих карликів. Комп'ютерні моделі показують дуже суворі умови для населеності подібних планет, оскільки жила зона є вузькою і зменшується з часом через охолодження коричневого карлика.
Оскільки коричневі карлики набагато тьмяніші за Сонце, планета земної маси повинна мати орбіту набагато ближче, щоб отримати стільки ж тепла, скільки Земля отримує від Сонця.
Гіпотетичні населені планети навколокоричневого карлика, ймовірно, мають орбітальний період не більше, ніж кілька земних днів. Жила зона коричневого карлика є область простору навколо коричневого карлика, де температура не дуже висока і не занадто низька для того, щоб рідка вода існувала на поверхні планети земної маси.
Розвиток найпростішого чи навіть складного життя напланеті земної маси, що обертається навколо коричневого карлика, як очікується, багато в чому залежить від кількості часу, яку планета проведе в межах населеної зони або «зони Золотовласки».
На Землі для появи найпростішого життя знадобилося не менше 0,5 мільярда років, тоді як поява складного багатоклітинного життя, можливо, зайняла приблизно 3 мільярди років.
В результаті планета має досить довгознаходитися в зоні коричневого карлика, що стискається, щоб просте життя або навіть просунуті форми життя встигли розвинутися. Andreeshchev і Scalo (2002) розрахували, що планета на близькій орбіті навколо коричневого карлика 0,07 сонячної маси може перебувати в межах населеної зони до 10 мільярдів років.
Тривалість періоду населеності зменшуєтьсядля коричневих карликів меншої маси. Наприклад, планета навколо коричневого карлика 0,04 сонячної маси може залишатися придатною для життя на строк не більше 4-х мільярдів років.
Коричневий карлик (менший об'єкт), що обертаєтьсянавколо зірки Gliese 229, яка розташована в сузір'ї Зайця приблизно в 19 світлових роках від Землі. Коричневий карлик Gliese 229B має масу від 20 до 75 мас Юпітера.
Новітнє вивчення коричневих карликів
- Карта коричневих карликів
Астрономи склали найповніший списокприлеглих коричневих карликів завдяки відкриттям, зробленим тисячами добровольців, що беруть участь в проекті Backyard Worlds. Список і 3D-карта 525 коричневих карликів, у тому числі 38, про які повідомляється вперше, включають дані спостережень зі безлічі астрономічних інструментів.
В результаті створено карту розташування більше500 холодних коричневих карликів на околицях Сонця. Міжнародна команда астрономів за підтримки добровольців-науковців із колаборації Backyard Worlds: Planet 9 оголосила про безпрецедентний перепис 525 холодних коричневих карликів у межах 65 світлових років від Сонця, включаючи 38 нових відкриттів.
Визначивши відстані до всіх об'єктів перепису, астрономи змогли побудувати тривимірну карту розподілу холодних коричневих карликів в околицях Сонця.
- Вітри і реактивні течії
Дослідницька група під керівництвом Університету Арізони виявила вітри і реактивні течії на найближчому до Землі коричневому карлику.
Знати, як дмуть на карликів вітри і перерозподіляється тепло, важливо, так як допомагає нам зрозуміти клімат, екстремальні температури і їх еволюцію.
Для того, щоб з'ясувати це, група дослідників використовувала космічний телескоп NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite, або TESS для вивчення двох найближчих до Землі коричневих карликів.
Вони знаходяться в 6,5 світлових роках від нас.Коричневі карлики називаються Luhman 16 A і B. Luhman 16 A приблизно в 34 рази масивніша за Юпітер, а Luhman 16 B, який був головним об'єктом дослідження, приблизно в 28 разів масивніше Юпітера і приблизно на 815 градусів гаряче.
- Подвійна система коричневих карликів
Вчені виявили екзотичну подвійну систему з двох молодих планетоподобні об'єктів. Хоча вони виглядають як гігантські екзопланети, вони утворилися так само, як і зірки.
Дослідники під керівництвом Клемансо фонтанів з Центру космосу і населеності (CSH) Бернського університету виявили цікаву беззоряну подвійну систему коричневих карликів.
Система CFHTWIR-Oph 98 (або, для стислості, Oph 98) складається з двох дуже маломасивних об'єктів Oph 98 A і Oph 98 B. Вона знаходиться в 450 світлових роках від Землі в зоряному скупченні Змієносець.
Ця пара є рідкісним прикладом двох об'єктів, схожих у багатьох аспектах на позасонячні планети-гіганти, що обертаються навколо один одного без батьківської зірки.
Більш масивний компонент, Oph 98 A - молодийкоричневий карлик з масою в 15 разів більша за масу Юпітера. Вчені відзначають, що об'єкт знаходиться на кордоні, що відокремлює коричневі карлики від планет. Його супутник, Oph 98 B, всього в 8 разів важче Юпітера.
- Швидкість вітру на коричневому карлику
Астрономи вперше виміряли швидкість вітру накоричневий карлик. Методика, розроблена дослідниками з Національної радіоастрономічної обсерваторії, дозволить вимірювати швидкість вітру та інших зірках поза Сонячної системы.
Дослідники на основі даних орбітальноготелескопа Spitzer вивчили коричневий карлик 2MASS J10475385 + 2124234. Розмір цього об'єкта можна порівняти з розміром Юпітера, однак він приблизно в 40 разів масивніше газового гіганта. Карлик розташований на відстані 34 світлових років від Землі.
Вивчення даних, зібраних телескопом, дозволило вченим скласти модель атмосфери об'єкта. Астрономи виявили, що зовнішня атмосфера коричневого карлика обертається швидше, ніж її внутрішня частина.
Швидкість вітру на ньому становить приблизно 2293,315 км / ч. Це значно більше, ніж швидкість вітру на Юпітері, яка становить близько 370 км / ч.
Читати далі:
Створено першу точна карта світу. Що не так з усіма іншими?
Інфрачервоне випромінювання від рук людини використовували для шифрування
У Долині Смерті знайшли бактерії, які перебували в еволюційному застої мільйони років