Колкото повече теоретични знания и технически възможности стават на учените, толкова повече открития правят. Изглежда, че всички космически обекти вече са известни и е необходимо само да се обяснят техните характеристики. Въпреки това, всеки път, когато астрофизиците хрумнат подобна мисъл, Вселената им поднася още една изненада. Често обаче подобни иновации се предвиждат теоретично. Тези обекти включват кафяви джуджета. До 1995 г. те съществуваха само на върха на перото.
Нека се запознаем
Кафявите джуджета са доста необичайни звезди. Всички техни основни параметри са много различни от характеристиките на познатите ни осветителни тела, но има прилики. Строго погледнато, кафявото джудже е субзвезден обект, заема междинно положение между действителните светила и планети. Тези космически тела имат относително малка маса - от 12,57 до 80,35 от аналогичния параметър на Юпитер. В техните недра, като в центроветедруги звезди протичат термоядрени реакции. Разликата между кафявите джуджета е изключително незначителната роля на водорода в този процес. Такива звезди използват като гориво деутерий, бор, литий и берилий. „Горивото“свършва сравнително бързо и кафявото джудже започва да се охлажда. След като този процес приключи, той се превръща в обект, подобен на планета. По този начин кафявите джуджета са звезди, които никога не попадат в главната последователност на диаграмата на Херцшпрунг-Ръсел.
Invisible Wanderers
Тези интересни предмети се отличават с няколко други забележителни характеристики. Те са странстващи звезди, които не са свързани с никоя галактика. Теоретично такива космически тела могат да сърфират в просторите на космоса в продължение на много милиони години. Едно от най-значимите им свойства обаче е почти пълната липса на радиация. Невъзможно е да се забележи такъв обект без използването на специално оборудване. Астрофизиците не са разполагали с подходящо оборудване от доста дълъг период от време.
Първи открития
Най-силното излъчване на кафявите джуджета пада върху инфрачервената спектрална област. Търсенето на такива следи се увенчава с успех през 1995 г., когато е открит първият подобен обект – Тейде 1. Той принадлежи към спектралния клас M8 и се намира в купа Плеяди. През същата година друга такава звезда, Gliese 229B, е открита на разстояние 20 светлинни години от Слънцето. Той се върти около червеното джудже Gliese 229A. Откритията започнаха да следват едно след друго. Към днешна дата е известнонад сто кафяви джуджета.
Разлики
Кафявите джуджета не са лесни за идентифициране поради сходството им в много отношения с планетите и светлите звезди. В своя радиус те се доближават до Юпитер в една или друга степен. Приблизително същата стойност на този параметър остава за целия диапазон от маси на кафяви джуджета. При такива условия става изключително трудно да ги различим от планетите.
Освен това, не всички джуджета от този тип са в състояние да поддържат термоядрени реакции. Най-леките от тях (до 13 маси на Юпитер) са толкова студени, че дори процеси, използващи деутерий, са невъзможни в техните дълбини. Най-масивните много бързо (в космически мащаб - за 10 милиона години) изстиват и също стават неспособни да поддържат термоядрени реакции. Учените използват два основни метода, за да разграничат кафявите джуджета. Първият е измерване на плътността. Кафявите джуджета се характеризират с приблизително еднакви стойности на радиус и обем и следователно космическо тяло с маса от 10 Юпитера и повече най-вероятно принадлежи към този тип обект.
Вторият начин е да се открие рентгеново и инфрачервено лъчение. Само кафявите джуджета, чиято температура е паднала до планетарното ниво (до 1000 K), не могат да се похвалят с такава забележима характеристика.
Начинът за разграничаване от светлите звезди
Осветително тяло с малка маса е друг обект, от който може да бъде трудно да се различи кафяво джудже. Какво е звезда? Това е термоядрен котел, където всичко постепенно изгаря.светлинни елементи. Един от тях е литий. От една страна, в дълбините на повечето звезди свършва доста бързо. От друга страна, за реакцията с нейно участие е необходима относително ниска температура. Оказва се, че обектът с литиеви линии в спектъра вероятно принадлежи към класа на кафявите джуджета. Този метод има своите ограничения. Литият често присъства в спектъра на младите звезди. Освен това кафявите джуджета могат да изчерпят всички запаси на този елемент за период от половин милиард години.
Метанът също може да бъде отличителен белег. В последните етапи от жизнения си цикъл кафявото джудже е звезда, чиято температура му позволява да натрупа впечатляващо количество. Други светила не могат да се охладят до такова състояние.
За да се направи разлика между кафяви джуджета и звезди, тяхната яркост също се измерва. Светилата потъмняват в края на съществуването си. Джуджетата охлаждат целия "живот". На последния етап те стават толкова тъмни, че е невъзможно да ги объркате със звезди.
Кафяви джуджета: спектрален тип
Температурата на повърхността на описаните обекти варира в зависимост от масата и възрастта. Възможните стойности варират от планетарни до тези, характерни за най-студените звезди от клас M. Поради тези причини първоначално са идентифицирани два допълнителни спектрални типа L и T за кафявите джуджета. Освен тях, на теория съществува и клас Y. Към днешна дата реалността му е потвърдена. Нека се спрем на характеристиките на обектите на всеки от класовете.
Клас L
Звездите, принадлежащи към първия тип от споменатите, се различават от представителите на предишния клас M по наличието на абсорбционни ленти не само на титанов оксид и ванадий, но и на метални хидриди. Именно тази характеристика направи възможно разграничаването на нов клас L. Също така, линии от алкални метали и йод бяха открити в спектъра на някои кафяви джуджета, принадлежащи към него. До 2005 г. са открити 400 такива съоръжения.
Клас T
T-джуджетата се характеризират с наличието на метанови ленти в близкия инфрачервен диапазон. Подобни свойства преди са били открити само в газовите гиганти на Слънчевата система, както и в спътника на Сатурн Титан. Хидридите FeH и CrH, характерни за L-джуджетата, се заменят в T-класа с алкални метали като натрий и калий.
Според предположенията на учените такива обекти трябва да имат относително малка маса - не повече от 70 маси на Юпитер. Кафявите Т-джуджета са подобни в много отношения на газовите гиганти. Характерната им температура на повърхността варира от 700 до 1300 К. Ако някога такива кафяви джуджета попаднат в обектива на фотоапарата, снимката ще покаже розово-сини обекти. Този ефект е свързан с влиянието на спектрите на натрия и калия, както и на молекулярните съединения.
Клас Y
Последният спектрален тип отдавна съществува само на теория. Температурата на повърхността на такива обекти трябва да бъде под 700 К, тоест 400 ºС. Във видимия диапазон такива кафяви джуджета не се откриват (снимката изобщо няма да работи).
Въпреки това, през 2011гАмерикански астрофизици обявиха откриването на няколко подобни студени обекта с температури в диапазона от 300 до 500 К. Един от тях, WISE 1541-2250, се намира на разстояние 13,7 светлинни години от Слънцето. Другият, WISE J1828+2650, има повърхностна температура 25°C.
Близнакът на слънцето е кафяво джудже
Разказ за такива интересни космически обекти би бил непълен, без да се споменава Звездата на смъртта. Това е името на хипотетично съществуващия близнак на Слънцето, според предположенията на някои учени, намиращ се на разстояние 50-100 астрономически единици от него, извън облака на Оорт. Според астрофизиците предполагаемият обект е двойка от нашето светило и минава покрай Земята на всеки 26 милиона години.
Хипотезата е свързана с предположението на палеонтолозите Дейвид Рауп и Джак Сепковски за периодичното масово изчезване на биологични видове на нашата планета. Тя е изразена през 1984 г. Като цяло теорията е доста противоречива, но има аргументи в нейна полза.
Звездата на смъртта е едно от възможните обяснения за тези изчезвания. Подобно предположение възниква едновременно в две различни групи астрономи. Според техните изчисления близнакът на Слънцето трябва да се движи по силно издължена орбита. Когато се приближава до нашето светило, то смущава комети, в голям брой „обитаващи“облака на Оорт. В резултат на това се увеличава броят на техните сблъсъци със Земята, което води до смъртта на организмите.
"Звезда на смъртта", или Немезида, катонарича се още, може да бъде кафяво, бяло или червено джудже. Към днешна дата обаче не са открити предмети, подходящи за тази роля. Има предположения, че в зоната на облака Оорт има все още неизвестна планета-гигант, която засяга орбитите на кометите. Той привлича ледени блокове към себе си, като по този начин предотвратява възможния им сблъсък със Земята, тоест изобщо не действа като хипотетичната Звезда на смъртта. Няма обаче доказателства за съществуването на планетата Тихе (тоест сестрата на Немезида).
Кафявите джуджета са сравнително нови обекти за астрономите. Все още има много информация за тях, която трябва да бъде получена и анализирана. Днес вече се предполага, че подобни обекти могат да бъдат спътници на много известни звезди. Трудностите при изследването и откриването на този тип джуджета поставят нова висока летва за научно оборудване и теоретично разбиране.
