Кафяво джудже
Кафявото джудже е обект, който е изграден от същите неща като звездите, но няма достатъчно маса за водороден синтез (съединяване на водородни атоми в хелиеви). Ядреният синтез е това, което кара звездите да светят. Кафявите джуджета не са достатъчно масивни, за да го направят, затова не са обикновени звезди. От друга страна, те не са и обикновени гигантски планети, защото светят. Смята се, че те са много, но са открити малко, защото абсолютната им величина е малка.
Тяхната маса е между най-тежките газови гиганти и най-леките звезди, като горната граница е около 75-80 пъти по-голяма от масата на Юпитер (M J). Смята се, че кафявите джуджета с маса над 13 М Jизвършват синтез на деутерий, а тези с маса над ~65 М J, извършват и синтез на литий.
Въпреки името си, повечето кафяви джуджета изглеждат пурпурни за човешкото око. Най-близкото известно кафяво джудже е WISE 1049-5319 на около 6,5 светлинни години от нас - двойна система от кафяви джуджета, открита през 2013 г.
По-малкият обект е Gliese 229B, с маса около 20 до 50 пъти по-голяма от тази на Юпитер, който обикаля около звездата Gliese 229. Той се намира в съзвездието Лепус, на около 19 светлинни години от Земята.
Откриване
За така наречените кафяви джуджета се заговори през 60-те години на миналия век. Предложени са алтернативни наименования на кафявите джуджета, включително планетарно и субстар. Те остават хипотетични в продължение на десетилетия.
Ранните теории предполагаха, че обект с маса, по-малка от 0,09 слънчеви маси, никога няма да премине през нормална звездна еволюция. Откриването на изгарянето на деутерий до 0,012 слънчеви маси и влиянието на прахообразуването в хладните външни атмосфери на кафявите джуджета в края на 80-те години постави тези теории под въпрос. Такива обекти обаче бяха трудни за откриване, тъй като те не излъчват почти никаква видима светлина. Най-силните им емисии са в инфрачервения (ИЧ) спектър, а наземните ИЧ детектори по онова време бяха твърде неточни, за да могат лесно да идентифицират кафяви джуджета.
В продължение на много години усилията за откриване на кафявите джуджета са безплодни. През 1988 г. обаче е открита GD 165B, която не показва нито една от характеристиките, очаквани за звезда червено джудже с ниска маса. Днес GD 165B е призната за прототип на клас обекти, които сега се наричат "L джуджета". Въпреки че откриването на най-хладното джудже е от голямо значение по онова време, се спори дали GD 165B ще бъде класифицирана като кафяво джудже или просто като звезда с много ниска маса, тъй като от наблюдателна гледна точка е много трудно да се направи разлика между двете.
Скоро след откриването на GD 165B бяха съобщени и други кандидати за кафяви джуджета. Повечето от тях обаче не успяха да оправдаят кандидатурата си, тъй като липсата на литий показа, че са звездни обекти. Истинските звезди ще изгорят лития си в рамките на малко над 100 милиона години (ми), докато кафявите джуджета няма да го направят. Объркващо е, че кафявите джуджета имат температури и светимост, подобни на някои истински звезди. С други думи, откриването на литий в атмосферата на даден обект означава, че ако той е по-стар от 100 милиона години, то той е кафяво джудже.
През 1994/5 г. изучаването на кафявите джуджета се промени с откриването на два сигурни подзвездни обекта (Тейде 1 и Gliese 229B).
Първото потвърдено кафяво джудже е открито през 1994 г. Този обект е наречен Тейде 1 и е открит в отворения куп Плеяди. Nature акцентира върху "Открити кафяви джуджета, официално" на първата страница на този брой. Разстоянието, химическият състав и възрастта на Тейде 1 бяха установени, тъй като то се намира в младия звезден куп Плеяди. Масата на Тейде 1 е 55 пъти по-голяма от масата на Юпитер и очевидно е под границата на звездната маса.
По-значителна е Gliese 229B, за която е установено, че температурата и светимостта ѝ са доста под звездния диапазон. Забележително е, че в нейния спектър в близката инфрачервена област ясно се вижда абсорбционна ивица на метан при 2 микрометра - характеристика, която досега е била наблюдавана само в атмосферите на планети гиганти и на луната на Сатурн Титан. Това откритие спомогна за създаването на още един спектрален клас, още по-студен от L джуджетата, известен като "Т джуджета", чийто прототип е Gliese 229B.
Кафяво джудже с маса под 65 маси на Юпитер не е в състояние да изгаря литий чрез термоядрен синтез в нито един момент от еволюцията си. Висококачествените спектрални данни показват, че Тейде 1 е запазил първоначалното количество литий от първоначалния молекулярен облак, от който са се образували звездите от Плеядите. Това доказва липсата на термоядрен синтез в нейното ядро.
Известно време Тейде 1 се смяташе за най-малкия обект от Слънчевата система, който е бил идентифициран чрез пряко наблюдение. Оттогава досега са идентифицирани над 1800 кафяви джуджета. Някои от тях са много близо до Земята, като например Epsilon Indi Ba и Bb - двойка кафяви джуджета, гравитационно свързани със слънцеподобна звезда на около 12 светлинни години от Слънцето, и WISE 1049-5319 - двойна система от кафяви джуджета на около 6,5 светлинни години.
Художествено изображение на L-джудже
Художествено изображение на Т-джудже
Художествено изображение на Y-джудже
Проблеми
От няколко години се водят дебати относно това какъв критерий да се използва за определяне на границата между кафяво джудже с много ниска маса и планета гигант (~13 маси на Юпитер). Едната школа се основава на формирането, а другата - на физиката на вътрешността.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява кафявото джудже?
О: Кафявото джудже е обект, изграден от същите материали като звездите, но няма достатъчно маса за водороден синтез, който кара звездите да светят, което означава, че те не са обикновени звезди.
В: Защо кафявите джуджета не се смятат за обикновени планети гиганти?
О: Кафявите джуджета не се считат за обикновени планети гиганти, защото те светят, което не е характерно за планетите гиганти.
В: Защо е трудно да се открият кафявите джуджета?
О: Кафявите джуджета са трудни за откриване поради малката си абсолютна звездна величина, въпреки че са много.
В: Какъв е диапазонът на масата на кафявите джуджета?
О: Масата на кафявите джуджета варира между най-тежките газови гиганти и най-леките звезди, като горната граница е около 75-80 пъти по-голяма от масата на Юпитер.
В: Какво се случва, когато масата на кафявото джудже е над 13 MJ?
О: Когато кафявото джудже се разтопи от деутерий, се смята, че масата му е над 13 MJ.
В: Какво се случва, когато кафявото джудже има маса над ~65 MJ?
О: Смята се, че кафявите джуджета с маса над ~65 MJ се разпалват и на литий.
В: Какъв цвят биха имали повечето кафяви джуджета за човешкото око?
О: Въпреки че са наречени "кафяви" джуджета, повечето от тях биха изглеждали пурпурни за човешкото око.
