Što više teorijskih znanja i tehničkih sposobnosti naučnika postaju, to više otkrića dolaze. Čini se da su svi svemirski objekti već poznati i potrebno je samo objasniti njihove karakteristike. Međutim, svaki put kada astrofizičari pomisle na takvu misao, Univerzum im predstavlja još jedno iznenađenje. Međutim, često se takve inovacije predviđaju teoretski. Ovi objekti uključuju smeđe patuljke. Do 1995. postojale su samo na vrhu pera.
Hajde da se upoznamo
Smeđi patuljci su prilično neobične zvijezde. Svi njihovi glavni parametri vrlo se razlikuju od karakteristika poznatih svjetiljki, međutim, postoje sličnosti. Strogo govoreći, smeđi patuljak je subzvezdani objekat, on zauzima srednju poziciju između stvarnih svjetiljki i planeta. Ova kosmička tijela imaju relativno malu masu - od 12,57 do 80,35 analognog parametra Jupitera. U njihovim utrobama, kao u centrimadrugih zvijezda, odvijaju se termonuklearne reakcije. Razlika između smeđih patuljaka je u izuzetno neznatnoj ulozi vodika u ovom procesu. Takve zvijezde koriste deuterijum, bor, litijum i berilijum kao gorivo. "Gorivo" nestaje relativno brzo, a smeđi patuljak počinje da se hladi. Nakon što se ovaj proces završi, on postaje objekat sličan planeti. Dakle, smeđi patuljci su zvijezde koje nikada ne padaju na glavni niz Hertzsprung-Russell dijagrama.
Invisible Wanderers
Ove zanimljive predmete odlikuje još nekoliko izvanrednih karakteristika. To su zvijezde lutalice koje nisu povezane ni sa jednom galaksijom. Teoretski, takva kosmička tela mogu da surfaju prostranstvima svemira mnogo miliona godina. Međutim, jedno od njihovih najznačajnijih svojstava je gotovo potpuno odsustvo zračenja. Nemoguće je primijetiti takav objekt bez upotrebe posebne opreme. Astrofizičari nisu imali odgovarajuću opremu već duži period.
Prva otkrića
Najjače zračenje smeđih patuljaka pada na infracrveno područje spektra. Potraga za takvim tragovima okrunjena je uspjehom 1995. godine, kada je otkriven prvi takav objekt, Teide 1, koji pripada spektralnoj klasi M8 i nalazi se u jatu Plejade. Iste godine, još jedna takva zvijezda, Gliese 229B, otkrivena je na udaljenosti od 20 svjetlosnih godina od Sunca. Vrti se oko crvenog patuljka Gliese 229A. Otkrića su se počela nizati jedno za drugim. Do danas je poznatopreko sto smeđih patuljaka.
Razlike
Smeđe patuljke nije lako prepoznati zbog njihove sličnosti na mnogo načina sa planetama i svjetlosnim zvijezdama. U svom radijusu, oni se približavaju Jupiteru na ovaj ili onaj stepen. Približno ista vrijednost ovog parametra ostaje za cijeli raspon masa smeđih patuljaka. U takvim uslovima postaje izuzetno teško razlikovati ih od planeta.
Osim toga, nisu svi patuljci ovog tipa u stanju da podrže termonuklearne reakcije. Najlakši od njih (do 13 Jupiterovih masa) su toliko hladni da su čak i procesi koji koriste deuterijum nemogući u njihovim dubinama. Najmasovniji se vrlo brzo (u kosmičkim razmerama - za 10 miliona godina) ohlade i takođe postaju nesposobni da održe termonuklearne reakcije. Naučnici koriste dvije glavne metode za razlikovanje smeđih patuljaka. Prvo je mjerenje gustine. Smeđe patuljke karakterišu približno iste vrednosti poluprečnika i zapremine, pa stoga kosmičko telo sa masom od 10 Jupitera i više najverovatnije pripada ovoj vrsti objekata.
Drugi način je detekcija rendgenskog i infracrvenog zračenja. Samo smeđi patuljci, čija je temperatura pala na planetarni nivo (i do 1000 K), ne mogu se pohvaliti tako uočljivom karakteristikom.
Način razlikovanja od svjetlosnih zvijezda
Svjetlo male mase je još jedan objekt od kojeg je teško razlikovati smeđeg patuljka. Šta je zvijezda? Ovo je termonuklearni kotao, u kojem sve postepeno izgara.svjetlosne elemente. Jedan od njih je litijum. S jedne strane, u dubinama većine zvijezda, završava se prilično brzo. S druge strane, za reakciju sa njenim učešćem potrebna je relativno niska temperatura. Ispostavilo se da objekat sa litijumskim linijama u spektru verovatno pripada klasi smeđih patuljaka. Ova metoda ima svoja ograničenja. Litijum je često prisutan u spektru mladih zvezda. Osim toga, smeđi patuljci mogu iscrpiti sve rezerve ovog elementa u periodu od pola milijarde godina.
Metan takođe može biti zaštitni znak. U završnim fazama svog životnog ciklusa, smeđi patuljak je zvijezda čija temperatura omogućava da akumulira impresivnu količinu. Druge svjetiljke se ne mogu ohladiti do takvog stanja.
Za razliku između smeđih patuljaka i zvijezda, mjeri se i njihov sjaj. Svetiljke se gase na kraju svog postojanja. Patuljci hlade cijeli "život". U završnim fazama postaju toliko mračne da ih je nemoguće pobrkati sa zvijezdama.
Smeđi patuljci: spektralni tip
Temperatura površine opisanih objekata varira u zavisnosti od mase i starosti. Moguće vrijednosti se kreću od planetarnih do onih karakterističnih za najhladnije zvijezde klase M. Iz tih razloga su za smeđe patuljke prvobitno identificirana dva dodatna spektralna tipa, L i T. Pored njih, u teoriji je postojala i klasa Y. Do danas je potvrđena njegova realnost. Hajde da se zadržimo na karakteristikama objekata svake od klasa.
Klasa L
Zvijezde koje pripadaju prvom tipu od navedenih razlikuju se od predstavnika prethodne klase M po prisustvu apsorpcionih traka ne samo titanijum oksida i vanadijuma, već i metalnih hidrida. Upravo je ova karakteristika omogućila razlikovanje nove klase L. Također, linije alkalnih metala i joda pronađene su u spektru nekih smeđih patuljaka koji joj pripadaju. Do 2005. godine otkriveno je 400 takvih objekata.
Klasa T
T-patuljke karakteriše prisustvo metanskih traka u bliskom infracrvenom opsegu. Slična svojstva ranije su pronađena samo u plinovitim divovima Sunčevog sistema, kao i Saturnovom mjesecu Titanu. Hidridi FeH i CrH, karakteristični za L-patuljke, zamjenjuju se u T-klasi alkalnim metalima kao što su natrij i kalij.
Prema pretpostavkama naučnika, takvi objekti bi trebali imati relativno malu masu - ne više od 70 masa Jupitera. Smeđi T-patuljci su na mnogo načina slični plinskim divovima. Njihova karakteristična površinska temperatura varira od 700 do 1300 K. Ako takvi smeđi patuljci ikada upadnu u objektiv fotoaparata, na fotografiji će se vidjeti ružičasto-plavi objekti. Ovaj efekat je povezan sa uticajem spektra natrijuma i kalijuma, kao i molekularnih jedinjenja.
Klasa Y
Posljednji spektralni tip dugo postoji samo u teoriji. Temperatura površine takvih objekata treba da bude ispod 700 K, odnosno 400 ºS. U vidljivom opsegu takvi smeđi patuljci se ne detektuju (fotografija uopšte neće raditi).
Međutim, 2011Američki astrofizičari najavili su otkriće nekoliko sličnih hladnih objekata sa temperaturama u rasponu od 300 do 500 K. Jedan od njih, WISE 1541-2250, nalazi se na udaljenosti od 13,7 svjetlosnih godina od Sunca. Drugi, WISE J1828+2650, ima temperaturu površine od 25°C.
Blizanac sunca je smeđi patuljak
Priča o tako zanimljivim svemirskim objektima ne bi bila potpuna bez spominjanja Zvijezde smrti. Ovo je naziv hipotetski postojećeg blizanca Sunca, prema pretpostavkama nekih naučnika, koji se nalazi na udaljenosti od 50-100 astronomskih jedinica od njega, izvan Oortovog oblaka. Prema astrofizičarima, navodni objekat je par naše svjetiljke i prolazi pored Zemlje svakih 26 miliona godina.
Hipoteza je povezana sa pretpostavkom paleontologa Davida Raupa i Jacka Sepkowskog o periodičnom masovnom izumiranju bioloških vrsta na našoj planeti. Izražen je 1984. Generalno, teorija je prilično kontroverzna, ali postoje argumenti u njenu korist.
Zvijezda smrti je jedno od mogućih objašnjenja za ova izumiranja. Slična pretpostavka pojavila se istovremeno u dvije različite grupe astronoma. Prema njihovim proračunima, blizanac Sunca bi se trebao kretati po veoma izduženoj orbiti. Kada se približava našoj svjetiljci, ona uznemirava komete, koje u velikom broju "nastanjuju" Oortov oblak. Kao rezultat, povećava se broj njihovih sudara sa Zemljom, što dovodi do smrti organizama.
"Zvijezda smrti", ili Nemesis, kaonaziva se i, može biti smeđi, bijeli ili crveni patuljak. Međutim, do danas nisu pronađeni predmeti koji bi bili prikladni za ovu ulogu. Postoje sugestije da u zoni Oortovog oblaka postoji još nepoznata džinovska planeta koja utiče na orbite kometa. Privlači ledene blokove na sebe i na taj način sprječava njihov mogući sudar sa Zemljom, odnosno uopće ne djeluje kao hipotetička Zvijezda smrti. Međutim, nema dokaza ni o postojanju planete Tyche (tj. Nemezine sestre).
Smeđi patuljci su relativno novi objekti za astronome. Ostaje još dosta informacija o njima koje treba dobiti i analizirati. Već danas se pretpostavlja da takvi objekti mogu biti pratioci mnogih poznatih zvijezda. Poteškoće u istraživanju i otkrivanju ove vrste patuljaka postavljaju novu visoku letvu za naučnu opremu i teorijsko razumijevanje.
