Что вы знаете о коричневых карликах кратко

Обновлено: 02.07.2024

Предсказание и обнаружение коричневых карликов.

Обычные звезды проводят большую часть своей жизни в состоянии равновесия между силой тяжести, стремящейся их сжать, и препятствующей этому силой газового давления. Высокое давление в недрах звезды обеспечивается огромной температурой плазмы в миллионы и даже десятки миллионов кельвинов, которую поддерживают постоянно идущие в центральной части звезды термоядерные реакции, т.е. реакции синтеза ядер более тяжелых химических элементов из более легких, например гелия из водорода, углерода из гелия и т.п. В этих реакциях выделяется ровно столько энергии, сколько звезда постоянно теряет с поверхности в виде излучения. Чем меньше масса звезды, тем ниже температура в ее ядре и тем медленнее протекают там термоядерные реакции. В 1958 астрофизик индийского происхождения Шив Кумар (университет штата Виргиния, США) занялся теоретическим изучением маломассивных звезд, предположив, что могут существовать звездообразные тела настолько малой массы, что температура в их недрах окажется недостаточной для протекания ядерного синтеза. Дело в том, что в период формирования звезды ее гравитационное сжатие обычно продолжается до тех пор, пока температура в центре не достигнет уровня, необходимого для протекания термоядерных реакций. У массивных звезд эта температура достигается при относительно невысокой плотности вещества, у звезд малой массы – при более высокой (например, в центре Солнца плотность плазмы превышает 100 граммов на кубический сантиметр). В 1963 расчеты Кумара показали, что у формирующихся звезд (протозвезд) очень малой массы сжатие останавливается раньше, чем температура в их центре достигает значения, необходимого для важнейшей термоядерной реакций – синтеза гелия из водорода (4H ® He). Причиной остановки сжатия протозвезды служит квантовомеханический эффект – давление вырожденного электронного газа. Таким образом, при массе звезды менее 0,07–0,08 массы Солнца (точное значение зависит от ее химического состава) она не способна сжигать легкий изотоп водорода, а значит в ее жизни нет фазы главной последовательности – самого длительного этапа эволюции нормальных звезд. Поэтому такие объекты, вообще говоря, нельзя называть звездами. Но с другой стороны, это и не планеты, поскольку в эволюции объекта с массой более 0,013 массы Солнца, как показывают расчеты, должна быть короткая термоядерная стадия, в ходе которой сгорает редкий тяжелый изотоп водорода – дейтерий, превращаясь в легкий изотоп гелия (D + p ® He). Этот краткий эпизод термоядерного горения не задерживает надолго гравитационное сжатие протозвезды. Температура ее поверхности даже при максимальном разогреве не превышает 2800 К, а затем начинает снижаться, и объект практически перестает светиться.

Три десятилетия продолжались безрезультатные поиски этих тусклых светил. Их первое надежное обнаружение состоялось лишь после того, как были созданы новые гигантские телескопы диаметром 8–10 метров, снабженные инфракрасными приемниками изображения (ПЗС-матрицами большого размера) и мощными ИК-спектрографами, рассчитанными именно на тот диапазон излучения, в котором должны светиться коричневые карлики. Но даже такая мощная техника способна обнаружить эти слабые источники лишь на расстоянии не более 100 пк (300 св. лет) от Солнца, а в таком сравнительно небольшом объеме пространства их довольно мало. Чтобы выявить несколько коричневых карликов, пришлось провести детальный обзор всего неба. Некоторые из них обнаружились в соседнем молодом звездном скоплении Плеяды.

Строение и эволюция коричневых карликов.

Звезды наименьшей массы, обладающие ядерным источником энергии, очень экономно расходуют запас водорода: например, звезда с массой 0,085 солнечной может поддерживать свою невысокую светимость (около 0,1% от солнечной) в течение 6000 млрд. лет, что в 400 раз больше нынешнего возраста Вселенной. Но коричневые карлики с массой чуть ниже предела Кумара практически лишены ядерной энергии; после быстрого сгорания дейтерия и остановки гравитационного сжатия они быстро остывают и становятся невидимыми всего за несколько миллиардов лет. Поэтому в Галактике может быть много холодных и совершенно невидимых коричневых карликов, которые могли бы составлять немалую долю ее скрытой массы.

Как мы знаем, температура поверхности коричневых карликов никогда не превышает 2800 К. Для таких холодных объектов в спектральную классификацию звезд потребовалось ввести новые классы. Принятая сейчас классификация звездных спектров сложилась в первой половине 20 в. Известная гарвардская последовательность спектральных классов O-B-A-F-G-K-M отражает ход температуры звездных фотосфер (от горячих O и B к прохладным К и М), а дополнительные классы R, N и S отражают вариации химического состава у холодных звезд-гигантов с температурой около 3000 К. Эта схема надежно служила астрономам почти целый век, и даже создалось впечатление ее завершенности. Однако последние годы показали, что развитие спектральной классификации не прекратилось: обнаружение коричневых карликов привело в конце 1990-х годов к введению новых спектральных классов L и T для тел с эффективной температурой менее 2000 К.

Есть звезды, а есть планеты. Проблема в том, что звезда обычно в сотни и тысячи раз больше планеты. Что-то должно быть между ними, что-то еще.

Давайте разберемся что же это за объекты. Придется вернуться к моменту сотворения любой звездной системы, то есть к моменту формирования планет. Почитать подробнее можно тут . И так газо-пылевое облако, после некоего толчка, начинает процесс сжатия и аккреции, итогом чего становится Звезда в центре. В момент первой вспышки (запуска синтеза водорода), звезда выталкивает легкие частицы (газ) за некий предел протопланетного диска (газо-пылевой диск вокруг звезды, в котором формируются планеты), благодаря этому газовые планеты подобные Юпитеру и Сатурну формируются во внешней части системы, а каменные вроде Земли или Марса во внутренней части.

Когда вещества в таком диске достаточного много, то следствием может стать появление второй звезды (система становится бинарной), однако, по разным причинам, если газовая планета набирает массу от 12 до 80 раз больше Юпитера, то она становится своего рода не-до-звездой - коричневым карликом . Такая "планета" набирает достаточно массы для запуска синтеза легких элементов (дейтерий, литий, бор), а вот вклад в синтез водорода очень незначителен. Так и не добрав вещества, "планета" быстро (относительно) исчерпывает свои запасы, так никогда и не разгоревшись, потухает. И становится чем-то средним между планетой и звездой. Для планет слишком велика, для звезд слишком мала - своего рода изгой в звездной системе. Если провести аналогию, то планеты типа Земли - это поленницы для костра, Звезды - это костер в самом разгаре, ну а коричневый карлик - поленница мокрых дров, которую пытались разжечь, она немного потлела, почти разгорелась, но увы потухла.

Такие объекты часто встречаются, просто блуждающими по космосу, не привязанные ни к чему, полу-звезды одиночки. Вероятно выброшенные и системы, гравитацией звезды. С середины 90х было найдено более сотни подобных объектов. На сегодня считается что коричневые карлики составляют большинство космических объектов нашей галактики.

Эпсилон Индейца — близкая к Солнцу одиночная звезда с двумя коричневыми карликами. Находится на расстоянии 11,73 светового года от Земли. Видима в южном полушарии. (рисунок)

Система SCR 1845-6357 в представлении художника. Главный компонент SCR 1845-6357 A — очень слабый красный карлик. Второй компонент SCR 1845-6357 B — массивный коричневый карлик

Как и обычные звезды, коричневые карлики могут образовываться независимо от других объектов. Они могут формироваться по отдельности или в непосредственной близости от других звезд. Т.е. для зарождения коричневого карлика, необязательно наличие звезды, а вот для планет - вероятнее всего- да. Карлики - это постоянно остывающие объекты, и чем больше объект, тем дольше он остывает. Вообще со стороны они должны выглядеть довольно темными объектами, так как поверхность карликов затянута холодными облаками, все тепло же находится внутри, поэтому и обнаружение их производится в инфракрасном диапазоне.
В 2000х годах был обнаружен коричневый карлик окруженный аккреционным диском, что является характерным для молодых звезд. Позднее при помощи Хаббла (орбитальный телескоп) в этом регионе был обнаружен коричневый карлик. Объект расположен на расстоянии 500 световых лет от Солнца и может находиться в процессе формирования мини-солнечной системы. Астрономы обнаружили нечто схожее с диском газа и пыли, сильно напоминающее протопланетный диск, из которого, как считается, образовалась наша Солнечная система.
В марте 2017 года был обнаружен самый массивный из известных коричневых карликов – SDSS J0104+1535. Это очень древний астрономический объект. Он входит в состав так называемого гало – внешней оболочки Галактики, состоящей из самых старых звёзд, возраст которых приближается к возрасту самого Млечного Пути. Масса объекта (на данный момент она ещё уточняется) превышает массу Юпитера примерно в 90 раз, что и делает его рекордсменом в своём классе. Важнее этого второй рекорд: карлик на 99,99% состоит из водорода и гелия, что делает его примерно в 250 раз чище Солнца. Возраст SDSS J0104+1535 составляет около 10 миллиардов лет, то есть это очень старый объект, сформировавшимся почти одновременно с самой Галактикой.
Некоторые из таких карликов могут выступать в роли звезды, имея на своей орбите планеты. В 2015 году была найдена первая планета земной массы на орбите коричневого карлика, OGLE-2013-BLG-0723LBb, имеющая массу примерно как у Венеры. наличие жизни, конечно очень маловероятно, но кто знает. Карлики остывают постепенно, а это значит, что планета если и была бы в обитаемой зоне, то такая зона должна постепенно смещаться все ближе и ближе к самой планете. Да и положение самой зоны, из-за тусклости и низкой температуры карлика, должна быть впритык к нему. Год должен длится всего пару суток. Успеет ли жизнь за сменой зоны обитаемости - неизвестно, но и мы знаем далеко не все.
Вот такие необычные объекты. Надеюсь было интересно.
Подписываемся, лайкаем, делимся, ну все как обычно. Всем удачи.

Непредвиденная проблема в изучение коричневых карликов

Эти небесные тела разделяют стартовую точку с остальными звездами на небе, но им не суждено достигнуть главной стадии. Еще до того, как температура успеет подняться к необходимой отметке плотный материал застынет и не сможет больше трансформироваться.

Коричневые карлики считаются пробелом между газовыми гигантами (Юпитер) и красными карликами.

Особенности и классификация коричневых карликов

Коричневый карлик ISO-Oph 102 в молекулярном облаке Ро Змееносца

Все коричневые карлики отличаются по массе и температуре. Могут достигать 13-90 масс Юпитера (примерно 1/10 солнечной). Классификация строится на спектральном типе или на излучаемой энергии.

М – это не только наиболее красные звезды во Вселенной, но и самые распространенные. Большинство из них превращаются в красных карликов, но некоторые становятся коричневыми. Классы L и T отличаются по элементам, наблюдаемым в спектрах. Y-карлики – самый холодные. Некоторые достигают температуры человеческого организма.

Из-за того, что коричневые карлики выделяют мало света и энергии, их сложно обнаружить. До 1980-х годов вообще считались теоретическими объектами. Но технологии набирали чувствительность и смогли наконец их увидеть.

Красные круги – обнаруженные коричневые карлики в объективе WISE

Почему коричневые карлики не считаются планетами?

Из-за небольшой массы коричневые карлики можно спутать с массивными планетами. На это же намекает и отсутствие слияния. У них также есть атмосфера, сияния, облака и даже штормы. Подобно другим звездам, они могут располагать планетами.

Отличие в том, что коричневые карлики продолжают излучать свет, но это рентгеновские лучи и инфракрасный свет. Они вырабатывают их, пока тело не остынет. Поэтому лучше всего искать в инфракрасном диапазоне. Обычно расположены в пределах 100 световых лет.

Но черта между коричневым карликом и планетой тонкая. Некоторые из них настолько холодные, что им удается поддержать атмосферу, как это делают газовые гиганты. Карлик может приютить планеты, а газовый гигант – спутники. Как же точно определить границу?

Международный астрономический союз постановил, что объекты, чья масса меньше 13 масс Юпитера, считаются планетами. Но коричневые карлики вписываются в этот диапазон, поэтому могут быть одновременно и тем, и другим. Как известно, что в Солнечной системе коричневые карлики не наблюдаются и мы располагаем лишь одной звездой - Солнцем.

Коричневый карлик (меньший объект) вращающийся вокруг звезды Зайца около 19 световых лет от Земли. Коричневый карлик Gliese 229B имеет массу от 20 до 50 масс Юпитера.

$<\displaystyle M_<J></p> <p>Кори́чневые ка́рлики — субзвёздные объекты (с массами в диапазоне 5—90 масс Юпитера), в недрах которых не происходит реакция термоядерного синтеза из водорода в гелий и более тяжелые элементы, как в звёздах, находящихся на главной последовательности. Коричневые карлики имеют полностью конвективную поверхность и внутреннюю часть, с отсутствием каких-либо химических различий по глубине. Остается открытым вопрос о том, имеют ли место термоядерные реакции в какой-либо момент жизни коричневых карликов. Но в любом случае, установлено, что коричневые карлики тяжелее 13 масс Юпитера (>$
) способны поддерживать синтез ядер гелия из ядер дейтерия.

Содержание

История

Коричневые карлики были первоначально названы чёрными карликами, и классифицировались как темные субзвёздные объекты, свободно плавающие в космическом пространстве и имеющие слишком малую массу, чтобы поддерживать стабильную термоядерную реакцию. В настоящее время понятие чёрный карлик имеет совсем другое значение.

В ранних моделях строения звёзд считалось, что для протекания термоядерных реакций масса звезды должна быть хотя бы в 80 раз больше массы Юпитера (или 0,08 массы Солнца). Гипотеза о существовании плотных звездоподобных объектов с массой меньше указанной (коричневые карлики) была выдвинута в начале 60-х годов 20-го века. Считалось, что образование их протекает во многом подобно образованию обычных звезд, но обнаружить их очень сложно, так как они практически не испускают видимого света. Наиболее сильное излучение коричневых карликов наблюдается в инфракрасном диапазоне.

Но на протяжении нескольких десятилетий наземные телескопы, работающие в этом диапазоне, имели слишком низкую точность и поэтому были неспособны обнаружить коричневые карлики. Позднее было выдвинуто предположение, что в зависимости от компонентов, участвующих в формировании звезды, критическая масса, необходимая для протекания такого же как и в обычной звезде термоядерного синтеза гелия с участием водорода, составляет 90 масс Юпитера. Субзвёздные объекты, достаточно быстро сформировавшиеся сжатием туманности, могут иметь массу меньше 13 масс Юпитера. В них вообще исключено протекание каких-либо термоядерных реакций.

В 2006 удалось впервые непосредственно измерить массы двух коричневых карликов (в двойной системе), которые оказались равны 57 и 36 масс Юпитера ([1]).

Теория

Различия между тяжёлыми коричневыми карликами и легкими звёздами

Метан: В отличие от звёзд, некоторые коричневые карлики на заключительном периоде своего существования достаточно холодны, чтобы за долгое время накопить в своей атмосфере обозримое количество метана. Примером может служить Различия между малыми коричневыми карликами и большими планетами

Отличительным свойством коричневых карликов является то, что они имеют радиус, приблизительно равный радиусу Юпитера. В массивных коричневых карликах (60-90 >" width="" height="" />
) определяющую роль, как и в белых карликах, играет давление вырожденного электронного газа (ферми-газа). Объем лёгких коричневых карликов (1-10 >" width="" height="" />
) определяется действием закона Кулона. Результатом всего этого является то, что радиусы коричневых карликов различаются всего на 10-15 % для всего диапазона масс. Из-за этого отличить их от планет достаточно трудно.

Кроме того, многие коричневые карлики не способны поддерживать термоядерные реакции. Легкие (до 13 >" width="" height="" />
) — слишком холодны и в них невозможны даже реакции с участием дейтерия, а тяжелые (более 60 >" width="" height="" />
) остывают слишком быстро (приблизительно за 10 миллионов лет) и тем самым теряют способность к термоядерному синтезу. Но всё же существуют способы отличить коричневый карлик от планеты:

Практика

В отличие от звёзд главной последовательности, минимальная температура поверхности которых составляет порядка 4000 К, температура коричневых карликов лежит в промежутке от 300 до 3000 К. В отличие от звёзд, которые сами себя разогревают за счёт внутреннего синтеза, коричневые карлики на протяжении своей жизни постоянно остывают, при этом чем крупнее карлик, тем медленнее он остывает.

Свойства коричневых карликов, переходных между планетами и звёздами по массам, вызывают особый интерес астрономов. Год спустя после открытия первого объекта этого класса в атмосферах коричневых карликов были обнаружены погодные явления. Выяснилось, что коричневые карлики также могут иметь собственные спутники.

Технологии наблюдения

Коронографы. Часто используются для обнаружения наиболее тусклых объектов на фоне ярких видимых звёзд, включая Gliese 229B .

Сенсорные телескопы, оснащенные ПЗС-матрицой, используются для поиска тусклых объектов в удалённых звёздных скоплениях, таких как Основные вехи

1995 г.: Обнаружен первый коричневый карлик. M8 в скоплении Плеяд, был идентифицирован с помощью CCD в Испанской обсерватории Roque de los Muchachos Астрофизического Института на Канарских островах.

Последние достижения

Последние наблюдения за известными коричневыми карликами выявили некоторые закономерности в усилении и ослаблении излучения в инфракрасном диапазоне. Это наталкивает на мысль о том, что коричневые карлики затянуты относительно холодными, непрозрачными облаками, скрывающими горячую внутреннюю область. Считается, что эти облака находятся в постоянном движении из-за сильных ветров, гораздо более сильных, чем известные штормы на Юпитере.

Рентгеновские вспышки, зафиксированные в 1999 г. свидетельствуют о наличии у коричневых карликов изменяющихся магнитных полей, схожих с магнитными полями легких звёзд.

$<\displaystyle M_<J></p> <p>Коричневый карлик Cha 110913-773444 , расположенный в созвездии Хамелеона на расстоянии в 500 световых лет от Солнца, может находиться в процессе формирования мини-солнечной системы. Астрономы из Университета Пенсильвании обнаружили нечто схожее с диском газа и пыли, сильно напоминающий протопланетный диск, из которого, как считается, образовалась наша Солнечная система. Cha 110913-773444 — самый маленький из известных на сегодняшний день коричневых карликов (8 >$
). Кроме того, если он на самом деле сформировал солнечную систему, то он будет самым маленьким известным объектом, имеющим оную. Статья на эту тему была опубликована в Астрофизическом журнале.

Самые известные коричневые карлики

Коричневый карлик излучает достаточно энергии в инфракрасном диапазоне, чтобы на планете, находящейся на низкой орбите, могла возникнуть жизнь.

Коричневый карлик (меньший объект) вращающийся вокруг звезды Gliese 229, которая расположена в созвездии Зайца около 19 световых лет от Земли. Коричневый карлик Gliese 229B имеет массу от 20 до 75 масс Юпитера.

Содержание

История

Коричневые карлики были первоначально названы чёрными карликами, и классифицировались как тёмные субзвёздные объекты, свободно плавающие в космическом пространстве и имеющие слишком малую массу, чтобы поддерживать стабильную термоядерную реакцию. В настоящее время понятие чёрный карлик имеет совсем другое значение.

В ранних моделях строения звёзд считалось, что для протекания термоядерных реакций масса звезды должна быть хотя бы в 80 раз больше массы Юпитера (или 0,08 массы Солнца). Гипотеза о существовании плотных звездоподобных объектов с массой меньше указанной (коричневые карлики) была выдвинута в начале 60-х годов XX-го века. Считалось, что образование их протекает во многом подобно образованию обычных звёзд, но обнаружить их очень сложно, так как они практически не испускают видимого света. Наиболее сильное излучение коричневых карликов наблюдается в инфракрасном диапазоне.

Но на протяжении нескольких десятилетий наземные телескопы, работающие в этом диапазоне, имели слишком низкую чувствительность и, поэтому, были неспособны обнаружить коричневые карлики. Позднее было выдвинуто предположение, что в зависимости от компонентов, участвующих в формировании звезды, критическая масса, необходимая для протекания такого же как и в обычной звезде термоядерного синтеза гелия с участием водорода, составляет 75 масс Юпитера. Субзвёздные объекты, достаточно быстро сформировавшиеся сжатием туманности, могут иметь массу меньше 13 масс Юпитера. В них вообще исключено протекание каких-либо термоядерных реакций.

С 1995 года, когда было впервые подтверждено существование коричневого карлика, было найдено более сотни подобных объектов. Считается, что они составляют большинство космических объектов в Млечном Пути. Самые ближайшие из них к Земле — UGPS J072227.51-054031.2 в созвездии Единорога и компоненты кратной звезды ε Индейца Ba и Bb, пара карликов, расположенных на расстоянии 9,5 и 12 световых лет от Солнца соответственно.

В 2006 году удалось впервые непосредственно измерить массы двух коричневых карликов (в двойной системе), которые оказались равны 57 и 36 масс Юпитера [7] .

Теория

Различия между тяжёлыми коричневыми карликами и лёгкими звёздами

Яркость: Звёзды главной последовательности, остывая, в конечном итоге достигают минимальной яркости, которую они могут поддерживать стабильными термоядерными реакциями. Это значение яркости в среднем составляет минимум 0,01 % яркости Солнца. Коричневые карлики остывают и тускнеют постепенно на протяжении своего жизненного цикла. Достаточно старые карлики становятся слишком тусклыми, чтобы считаться звёздами.

Различия между малыми коричневыми карликами и большими планетами

Отличительным свойством коричневых карликов является то, что они имеют радиус, приблизительно равный радиусу Юпитера. В массивных коричневых карликах (60-80 ) определяющую роль, как и в белых карликах, играет давление вырожденного электронного газа (ферми-газа). Объём лёгких коричневых карликов (1-10 ) определяется действием закона Кулона. Результатом всего этого является то, что радиусы коричневых карликов различаются всего на 10-15 % для всего диапазона масс. Из-за этого отличить их от планет достаточно трудно.

Кроме того, многие коричневые карлики не способны поддерживать термоядерные реакции. Лёгкие (до 13 ) — слишком холодны и в них невозможны даже реакции с участием дейтерия, а тяжёлые (более 60 ) остывают слишком быстро (приблизительно за 10 миллионов лет) и тем самым теряют способность к термоядерному синтезу. Но всё же существуют способы отличить коричневый карлик от планеты:

Один из механизмов происхождения коричневых карликов схож с планетарным. Коричневый карлик формируется в протопланетном диске на его окраине. На следующем этапе их жизни они под воздействием окружающих звёзд выбрасываются в окружающее пространство их родительской звезды и образуют большую популяцию самостоятельных объектов [10] [11] .

Практика

Технологии наблюдения

Сенсорные телескопы, оснащённые ПЗС-матрицей, используются для поиска тусклых объектов в удалённых звёздных скоплениях, таких как Teide 1.

Широкопольные искатели позволяют обнаруживать одиночные тусклые объекты, такие как Kelu-1 (расстояние — 30 световых лет).

Основные вехи

. Обнаружен первый коричневый карлик. Тейде 1, объект спектрального класса M8 в скоплении Плеяд, был идентифицирован с помощью ПЗС-камеры в Испанской обсерватории Roque de los Muchachos Астрофизического Института на Канарских островах.

. Обнаружен первый коричневый карлик, излучающий рентгеновские лучи. Cha Halpha 1, объект спектрального класса M8 в тёмном облаке Хамелеон I, классифицирован как источник рентгеновского излучения, схожий с конвективными звёздами позднего типа. 1999 года. Зафиксирована первая вспышка коричневого карлика в рентгеновском диапазоне. Группа учёных Университета Калифорнии при помощи телескопа Чандра наблюдала 2-часовую вспышку объекта LP 944-20 (60 , 16 световых лет от Солнца). 2000 года. Зафиксировано первое излучение коричневого карлика в радиодиапазоне (дискретное и непрерывное). Наблюдения за объектом LP 944-20 производились группой студентов при помощи Очень большого массива радиотелескопов и их результаты были опубликованы в британском журнале Nature.

Последние достижения

Рентгеновские вспышки, зафиксированные в 1999 году свидетельствуют о наличии у коричневых карликов изменяющихся магнитных полей, схожих с магнитными полями лёгких звёзд.

Очередной коричневый карлик был обнаружен в марте 2006 году группой астрономов с помощью телескопа Южно-европейской обсерватории. Объект был найден у звезды SCR, находящейся на расстоянии 12,7 световых лет. Неожиданно открытая звезда обращается вокруг ранее известной звезды на расстоянии, примерно в четыре раза превышающем расстояние от Земли до Солнца, и характеризуется рекордно низкой температурой поверхности — 750 градусов по Цельсию.

Спектральные классы коричневых карликов

Коричневые карлики, несмотря на то, что неспособны поддерживать термоядерные реакции в течение миллионов или миллиардов лет так, как это делают звёзды, в какой-то момент жизни всё же это делают. Температура поверхности коричневых карликов варьирует в зависимости от массы и возраста коричневого карлика от планетной до температуры звёзд нижнего класса класса M. Поэтому для коричневых карликов были выделены специальные спектральные классы: L и T. В качестве теории выделялся ещё более холодный спектральный класс Y, позднее были обнаружен ряд объектов, соответствующих этому классу [14] . Спектральный класс коричневых карликов постепенно сдвигается в сторону более холодного: коричневые карлики остывают, причём чем более массивен коричневый карлик, тем медленнее он остывает.

Спектральный класс M

Массивные коричневые карлики, близкие к красным карликам, на ранних стадиях после формирования могут иметь спектральный класс, начиная с M6.5 и позднее. Постепенно, как правило, они остывают, переходя в класс L.

Спектральный класс L

Главной особенностью спектрального класса M, самого холодного спектрального класса звёзд главной последовательности, является наличие полос поглощения таких соединений, как оксид титана (II) и оксид ванадия (II). Тем не менее после обнаружения коричневого карлика GD 165B, который, в свою очередь, вращается вокруг белого карлика GD 165, было установлено, что спектр его не имеет в себе линий поглощения данных соединений. Последующие исследования спектра дали возможность выделить новый спектральный класс L [15] . В плане спектральных линий он совсем не похож на M. В красном оптическом спектре линии оксидов титана и ванадия всё ещё были сильны, но также были и сильные линии гидридов металлов, например FeH, CrH, MgH, CaH. Также были сильные линии щелочных металлов и йода.

По данным на апрель 2005 года, было обнаружено уже свыше 400 карликов класса L.

Спектральный класс T

GD 165B является прототипом L-карликов. Аналогично, коричневый карлик Глизе 229B является прототипом второго нового спектрального класса, который назвали T-карликом. В то время как в ближнем инфракрасном (БИК) диапазоне спектра L-карликов преобладают полосы поглощения воды и монооксида углерода (CO), в БИК-спектре Глизе 229B доминируют полосы метана (CH₄). Подобные характеристики до этого вне Земли были обнаружены только у газовых гигантов Солнечной системы и спутника Сатурна Титана. В красной части спектра вместо полос FeH и CrH, характерных для L-карликов, наблюдаются спектры щелочных металлов — натрия и калия.

Согласно теории, L-карликами могут являться очень маломассивные звёзды и массивные коричневые карлики. T-карликами могут являться только сравнительно маломассивные коричневые карлики. Масса T-карлика обычно не превышает 7 % от массы Солнца или 70 масс Юпитера. По своим свойствам карлики класса T схожи с газовыми планетами-гигантами. Температура их поверхности составляет порядка 700—1300 К. На ноябрь 2010 года обнаружено порядка 200 коричневых карликов спектрального класса T [16] .

Благодаря влиянию спектра молекулярных соединений и спектров натрия и калия, которые сильно выделяют также зелёную часть спектра T-карликов, наблюдатель бы увидел такой объект не бурым, а скорее розовато-синим [17] [18] .

Спектральный класс Y

В 2011 году группа американских учёных заявила [20] об обнаружении коричневого карлика с температурой поверхности 97±40 °C [21] . Но данные о CFBDSIR 1458+10 B пока не напечатаны в рецензируемом журнале.

Другие холодные коричневые карлики: (CFBDS J005910.90-011401.3, ULAS J133553.45+113005.2 и ULAS J003402.77−005206.7) имеют температуру поверхности 500—600 К (200—300 °C) и относятся к спектральному классу Т9. Спектр их поглощения — на уровне длины волны в 1,55 мкм (инфракрасная область) [22] .

В августе 2011 года американские астрономы сообщили об открытии семи ультрахолодных коричневых карликов, эффективные температуры которых лежат в диапазоне 300—500 К: WISE J014807.25−720258.8, WISE J041022.71+150248.5, WISE J140518.40+553421.5, WISE J154151.65−225025.2, WISE J173835.52+273258.9, WISE J1828+2650 и WISE J205628.90+145953.3. Из них только WISE J0148−7202, был отнесён к классу Т9.5, а остальные — Y классу. Температура WISE J1828+2650 ~ 25 °C, а коричневый карлик WISE 1541-2250, находящийся в 9 световых годах от Солнца (2,8 +1,3 _−0,6 парсек), может отодвинуть красный карлик Ross 154 с седьмого на восьмое место в списке ближайших с Солнцу звёздных систем [23] .

Основным критерием, который отделяет спектральный класс Т от Y, считается наличие полос поглощения аммиака в спектре. Однако сложно идентифицировать, есть ли там эти полосы или нет, так как поглощать могут также такие вещества как метан и вода.

Самые известные коричневые карлики

WISE 1828+2650 — самый холодный из известных коричневых карликов. Его температура — всего 25 °C [24][25] .

Образ в литературе

Читайте также: