هر چه دانش نظری و توانایی های فنی دانشمندان بیشتر شود، اکتشافات آنها بیشتر می شود. به نظر می رسد که همه اشیاء فضایی از قبل شناخته شده اند و فقط باید ویژگی های آنها را توضیح داد. با این حال، هر بار که اخترفیزیکدانان چنین فکری می کنند، جهان با شگفتی دیگری روبرو می شود. با این حال، اغلب چنین نوآوری هایی به صورت تئوری پیش بینی می شوند. این اجسام شامل کوتوله های قهوه ای می شوند. تا سال 1995، آنها فقط در نوک قلم وجود داشتند.
بیایید با هم آشنا شویم
کوتوله های قهوه ای ستاره های نسبتاً غیرعادی هستند. تمام پارامترهای اصلی آنها با ویژگی های چراغ های آشنا برای ما بسیار متفاوت است، با این حال، شباهت هایی وجود دارد. به بیان دقیق، یک کوتوله قهوه ای یک جرم زیر ستاره ای است، این یک موقعیت میانی بین منورهای واقعی و سیارات را اشغال می کند. این اجرام کیهانی دارای جرم نسبتا کمی هستند - از 12.57 تا 80.35 پارامتر مشابه مشتری. در روده آنها، همانطور که در مراکزستارگان دیگر، واکنش های گرما هسته ای رخ می دهد. تفاوت بین کوتوله های قهوه ای نقش بسیار ناچیز هیدروژن در این فرآیند است. چنین ستارگانی از دوتریوم، بور، لیتیوم و بریلیم به عنوان سوخت استفاده می کنند. "سوخت" نسبتاً سریع تمام می شود و کوتوله قهوه ای شروع به خنک شدن می کند. پس از تکمیل این فرآیند، به یک جرم سیاره مانند تبدیل می شود. بنابراین، کوتوله‌های قهوه‌ای ستاره‌هایی هستند که هرگز روی دنباله اصلی نمودار هرتزسپرونگ-راسل نمی‌افتند.
سرگردان نامرئی
این اشیاء جالب با چندین ویژگی قابل توجه دیگر متمایز می شوند. آنها ستاره های سرگردانی هستند که با هیچ کهکشانی مرتبط نیستند. از نظر تئوری، چنین اجرام کیهانی می توانند میلیون ها سال در وسعت فضا بگردند. با این حال، یکی از مهمترین ویژگی های آنها عدم وجود تقریباً کامل تشعشع است. مشاهده چنین جسمی بدون استفاده از تجهیزات ویژه غیرممکن است. اخترفیزیکدانان برای مدت طولانی تجهیزات مناسبی نداشته اند.
اولین اکتشاف
قوی ترین تابش کوتوله های قهوه ای روی ناحیه طیفی فروسرخ می افتد. جستجو برای چنین ردپایی در سال 1995 با موفقیت همراه شد، زمانی که اولین شیء از این دست، Teide 1، کشف شد که متعلق به کلاس طیفی M8 است و در خوشه Pleiades قرار دارد. در همان سال، ستاره دیگری به نام Gliese 229B در فاصله 20 سال نوری از خورشید کشف شد. حول کوتوله قرمز Gliese 229A می چرخد. اکتشافات یکی پس از دیگری شروع شد. تا به امروز شناخته شده استبیش از صد کوتوله قهوه ای.
تفاوت
کوتوله های قهوه ای به دلیل شباهت آنها از بسیاری جهات به سیارات و ستارگان نور به راحتی قابل شناسایی نیست. آنها در شعاع خود تا یک درجه به مشتری نزدیک می شوند. تقریباً همان مقدار این پارامتر برای کل طیف توده های کوتوله های قهوه ای باقی می ماند. در چنین شرایطی، تشخیص آنها از سیارات بسیار دشوار می شود.
علاوه بر این، همه کوتوله های این نوع قادر به پشتیبانی از واکنش های گرما هسته ای نیستند. سبک ترین آنها (تا 13 جرم مشتری) آنقدر سرد هستند که حتی فرآیندهای استفاده از دوتریوم در اعماق آنها غیرممکن است. پرجرم ترین ها خیلی سریع (در مقیاس کیهانی - در 10 میلیون سال) سرد می شوند و همچنین قادر به حفظ واکنش های گرما هسته ای نیستند. دانشمندان از دو روش اصلی برای تشخیص کوتوله های قهوه ای استفاده می کنند. اولین مورد اندازه گیری چگالی است. کوتوله‌های قهوه‌ای با مقادیر تقریباً یکسانی از شعاع و حجم مشخص می‌شوند و بنابراین جسمی کیهانی با جرم ۱۰ مشتری و بالاتر به احتمال زیاد متعلق به این نوع اجرام است.
راه دوم تشخیص اشعه ایکس و اشعه مادون قرمز است. فقط کوتوله‌های قهوه‌ای که دمای آنها به سطح سیاره‌ای (تا 1000 کلوین) کاهش یافته است، نمی‌توانند از چنین ویژگی قابل توجهی ببالند.
راهی برای تشخیص از ستارگان نور
یک نور با جرم کوچک جسم دیگری است که تشخیص یک کوتوله قهوه ای از آن دشوار است. ستاره چیست؟ این یک دیگ گرما هسته ای است که همه چیز به تدریج می سوزد.عناصر سبک یکی از آنها لیتیوم است. از یک طرف، در اعماق بیشتر ستارگان، نسبتاً سریع به پایان می رسد. از سوی دیگر، دمای نسبتاً پایینی برای واکنش با مشارکت آن مورد نیاز است. به نظر می رسد که جسم با خطوط لیتیوم در طیف احتمالاً متعلق به کلاس کوتوله های قهوه ای است. این روش محدودیت هایی دارد. لیتیوم اغلب در طیف ستارگان جوان وجود دارد. علاوه بر این، کوتوله‌های قهوه‌ای می‌توانند تمام ذخایر این عنصر را در مدت نیم میلیارد سال تمام کنند.
متان همچنین می تواند یک نشانه باشد. کوتوله قهوه ای در مراحل پایانی چرخه زندگی خود ستاره ای است که دمای آن به آن اجازه می دهد تا مقدار قابل توجهی را جمع کند. نورهای دیگر نمی توانند در چنین حالتی خنک شوند.
برای تمایز بین کوتوله های قهوه ای و ستاره ها، درخشندگی آنها نیز اندازه گیری می شود. نوران در پایان وجودشان کم نور می شوند. کوتوله ها تمام "زندگی" را خنک می کنند. در مراحل پایانی آنقدر تاریک می شوند که نمی توان آنها را با ستاره ها اشتباه گرفت.
کوتوله های قهوه ای: نوع طیفی
دمای سطح اجسام توصیف شده بسته به جرم و سن متفاوت است. مقادیر ممکن از سیاره تا آنهایی که مشخصه سردترین ستارگان کلاس M است. به این دلایل، دو نوع طیفی اضافی، L و T، در ابتدا برای کوتوله های قهوه ای شناسایی شدند. علاوه بر آنها، کلاس Y نیز در تئوری وجود داشت. تا به امروز، واقعیت آن تایید شده است. بیایید در مورد ویژگی های اشیاء هر یک از کلاس ها صحبت کنیم.
کلاس L
ستاره های متعلق به نوع اول از آنهایی که ذکر شد با نمایندگان کلاس قبلی M به دلیل وجود نوارهای جذبی نه تنها اکسید تیتانیوم و وانادیوم، بلکه همچنین هیدریدهای فلزی متفاوت هستند. این ویژگی بود که امکان تشخیص کلاس جدید L را فراهم کرد. همچنین خطوطی از فلزات قلیایی و ید در طیف برخی از کوتوله های قهوه ای متعلق به آن یافت شد. تا سال 2005، 400 چنین تأسیساتی کشف شد.
کلاس T
T-کوتوله ها با وجود نوارهای متان در محدوده مادون قرمز نزدیک مشخص می شوند. خواص مشابه قبلا فقط در غول های گازی منظومه شمسی و همچنین قمر تیتان زحل یافت شده بود. هیدریدهای FeH و CrH، مشخصه کوتوله‌های L، در کلاس T با فلزات قلیایی مانند سدیم و پتاسیم جایگزین می‌شوند.
طبق فرضیات دانشمندان، چنین اجسامی باید جرم نسبتاً کمی داشته باشند - بیش از 70 جرم مشتری. کوتوله های تی قهوه ای از بسیاری جهات شبیه به غول های گازی هستند. دمای سطح مشخصه آنها از 700 تا 1300 کلوین متغیر است. اگر چنین کوتوله های قهوه ای در لنز دوربین بیفتند، عکس اجسام آبی مایل به صورتی را نشان می دهد. این اثر با تأثیر طیف‌های سدیم و پتاسیم و همچنین ترکیبات مولکولی مرتبط است.
کلاس Y
آخرین نوع طیفی مدت‌هاست که فقط در تئوری وجود داشته است. دمای سطح چنین اجسامی باید کمتر از 700 کلوین باشد، یعنی 400 درجه سانتیگراد. در محدوده قابل مشاهده، چنین کوتوله های قهوه ای شناسایی نمی شوند (عکس به هیچ وجه کار نمی کند).
با این حال، در سال 2011اخترفیزیکدانان آمریکایی از کشف چندین جرم سرد مشابه با دمای 300 تا 500 کلوین خبر دادند. یکی از آنها WISE 1541-2250 در فاصله 13.7 سال نوری از خورشید قرار دارد. دیگری، WISE J1828+2650، دمای سطحی 25 درجه سانتی گراد دارد.
دوقلوهای خورشید یک کوتوله قهوه ای است
داستانی در مورد چنین اجرام فضایی جالبی بدون ذکر ستاره مرگ ناقص خواهد بود. این نام دوقلو فرضی خورشید است که طبق فرضیات برخی از دانشمندان در فاصله 50-100 واحد نجومی از آن در خارج از ابر اورت قرار دارد. به گفته اخترفیزیکدانان، شی مورد ادعا یک جفت نور ماست و هر 26 میلیون سال از کنار زمین می گذرد.
فرضیه به فرض دیرینه شناسان دیوید راپ و جک سپکوفسکی در مورد انقراض دسته جمعی دوره ای گونه های بیولوژیکی در سیاره ما مربوط می شود. در سال 1984 بیان شد. به طور کلی، این نظریه نسبتاً بحث برانگیز است، اما استدلال هایی به نفع آن وجود دارد.
ستاره مرگ یکی از توضیح های ممکن برای این انقراض ها است. یک فرض مشابه به طور همزمان در دو گروه مختلف از ستاره شناسان مطرح شد. طبق محاسبات آنها، دوقلو خورشید باید در امتداد مداری بسیار کشیده حرکت کند. هنگامی که به نور ما نزدیک می شود، دنباله دارهایی را که به تعداد زیاد در ابر اورت "ساکن" هستند، آشفته می کند. در نتیجه تعداد برخورد آنها با زمین افزایش می یابد که منجر به مرگ موجودات می شود.
"ستاره مرگ"، یا نمسیس، به عنوانبه آن نیز می گویند، می تواند یک کوتوله قهوه ای، سفید یا قرمز باشد. با این حال، تا به امروز هیچ شیء مناسب برای این نقش پیدا نشده است. پیشنهاداتی وجود دارد که در ناحیه ابر اورت یک سیاره غول پیکر هنوز ناشناخته وجود دارد که بر مدار دنباله دارها تأثیر می گذارد. بلوک های یخی را به سمت خود جذب می کند و از این طریق از برخورد احتمالی آنها با زمین جلوگیری می کند ، یعنی اصلاً مانند ستاره مرگ فرضی عمل نمی کند. با این حال، هیچ مدرکی دال بر وجود سیاره تیچه (یعنی خواهر نمسیس) نیز وجود ندارد.
کوتوله های قهوه ای اجرام نسبتا جدیدی برای ستاره شناسان هستند. هنوز اطلاعات زیادی در مورد آنها برای به دست آوردن و تجزیه و تحلیل وجود دارد. امروزه فرض بر این است که چنین اجرامی می توانند همراه بسیاری از ستارگان شناخته شده باشند. دشواری‌های تحقیق و شناسایی این نوع کوتوله‌ها، نوار بالایی برای تجهیزات علمی و درک نظری ایجاد می‌کند.
