Minél több elméleti tudással és műszaki lehetőségekkel rendelkeznek a tudósok, annál több felfedezést tesznek. Úgy tűnik, hogy minden űrobjektum már ismert, és csak a jellemzőit kell elmagyarázni. Azonban valahányszor az asztrofizikusoknak ilyen gondolata támad, az Univerzum újabb meglepetéssel ajándékozza meg őket. Gyakran azonban az ilyen újításokat elméletileg megjósolják. Ezek közé a tárgyak közé tartoznak a barna törpék. 1995-ig csak a toll hegyén léteztek.
Ismerkedjünk
A barna törpék meglehetősen szokatlan csillagok. Minden fő paraméterük nagyon eltér a számunkra ismert világítótestek jellemzőitől, azonban vannak hasonlóságok. Szigorúan véve a barna törpe csillag alatti objektum, közbenső helyet foglal el a tényleges világítótestek és a bolygók között. Ezeknek a kozmikus testeknek viszonylag kicsi a tömege - a Jupiter analóg paraméterének 12,57-80,35-e. A beleikben, mint a központokbanmás csillagok, termonukleáris reakciók mennek végbe. A barna törpék közötti különbség a hidrogén rendkívül jelentéktelen szerepe ebben a folyamatban. Az ilyen csillagok deutériumot, bórt, lítiumot és berilliumot használnak üzemanyagként. Az "üzemanyag" viszonylag gyorsan elfogy, és a barna törpe hűlni kezd. A folyamat befejezése után bolygószerű objektummá válik. Így a barna törpék olyan csillagok, amelyek soha nem esnek a Hertzsprung-Russell diagram fő sorozatára.
Láthatatlan vándorok
Ezeket az érdekes tárgyakat számos egyéb figyelemre méltó tulajdonság is megkülönbözteti. Ezek vándorcsillagok, amelyek nem kapcsolódnak egyetlen galaxishoz sem. Elméletileg az ilyen kozmikus testek sok millió éven át képesek szörfözni a világűrben. Egyik legjelentősebb tulajdonságuk azonban a sugárzás szinte teljes hiánya. Speciális felszerelés nélkül lehetetlen észrevenni egy ilyen tárgyat. Az asztrofizikusok hosszú ideje nem rendelkeztek megfelelő felszereléssel.
Első felfedezések
A barna törpék legerősebb sugárzása az infravörös spektrumtartományra esik. Az ilyen nyomok felkutatását 1995-ben koronázta siker, amikor felfedezték az első ilyen objektumot, a Teide 1-et, amely az M8 spektrális osztályba tartozik és a Plejádok klaszterben található. Ugyanebben az évben egy másik ilyen csillagot, a Gliese 229B-t fedezték fel a Naptól 20 fényévnyi távolságban. A Gliese 229A vörös törpe körül forog. A felfedezések egymás után következtek. A mai napig ismerttöbb mint száz barna törpe.
Különbségek
A barna törpéket nem könnyű azonosítani, mert sok tekintetben hasonlóak a bolygókhoz és a világos csillagokhoz. Sugárjukban ilyen vagy olyan mértékben megközelítik a Jupitert. Ennek a paraméternek megközelítőleg ugyanaz az értéke marad a barna törpék tömegének teljes tartományában. Ilyen körülmények között rendkívül nehéz lesz megkülönböztetni őket a bolygóktól.
Emellett nem minden ilyen típusú törpe képes támogatni a termonukleáris reakciókat. Közülük a legkönnyebb (legfeljebb 13 Jupiter tömegű) olyan hideg, hogy mélységükben még a deutériumot használó folyamatok sem kivitelezhetők. A legmasszívabbak nagyon gyorsan (kozmikus léptékben - 10 millió év alatt) kihűlnek és a termonukleáris reakciók fenntartására is képtelenek lesznek. A tudósok két fő módszert alkalmaznak a barna törpék megkülönböztetésére. Az első a sűrűségmérés. A barna törpéket megközelítőleg azonos sugár- és térfogatértékek jellemzik, ezért egy 10 Jupiter vagy annál nagyobb tömegű kozmikus test valószínűleg ehhez a típusú objektumhoz tartozik.
A második módszer a röntgen- és infravörös sugárzás észlelése. Csak a barna törpék, amelyek hőmérséklete a bolygószintre (akár 1000 K-re) süllyedt, nem büszkélkedhet ilyen észrevehető tulajdonsággal.
A világos csillagoktól való megkülönböztetés módja
A kis tömegű világítótest egy másik olyan tárgy, amelytől nehéz lehet megkülönböztetni egy barna törpét. Mi az a csillag? Ez egy termonukleáris kazán, ahol fokozatosan minden kiég.könnyű elemek. Az egyik a lítium. Egyrészt a legtöbb csillag mélyén elég gyorsan véget ér. Másrészt viszonylag alacsony hőmérséklet szükséges a reakcióhoz, amelyben részt vesz. Kiderült, hogy a spektrumban lítiumvonalakkal rendelkező objektum valószínűleg a barna törpék osztályába tartozik. Ennek a módszernek megvannak a korlátai. A lítium gyakran jelen van a fiatal csillagok spektrumában. Ráadásul a barna törpék félmilliárd év alatt kimeríthetik ennek az elemnek az összes tartalékát.
A metán is fémjelezhet. Életciklusának utolsó szakaszában a barna törpe olyan csillag, amelynek hőmérséklete lenyűgöző mennyiségű felhalmozódást tesz lehetővé. Más lámpatestek nem tudnak ilyen állapotra lehűlni.
A barna törpék és a csillagok megkülönböztetésére fényességüket is megmérjük. A világítótestek létezésük végén elhalványulnak. A törpék lehűtik az egész "életet". Az utolsó szakaszban olyan sötétekké válnak, hogy lehetetlen összetéveszteni őket a csillagokkal.
Barna törpék: spektrális típus
A leírt tárgyak felületi hőmérséklete a tömegtől és kortól függően változik. A lehetséges értékek a planetáristól a leghidegebb M osztályú csillagokra jellemzőekig terjednek, ezért a barna törpékhez eredetileg két további spektrális típust, az L-t és a T-t azonosítottak, amelyek mellett elméletileg az Y osztály is létezett. A valóságot a mai napig megerősítették. Maradjunk az egyes osztályok objektumainak jellemzőinél.
L osztály
Az említettek első típusába tartozó csillagok nemcsak a titán-oxid és a vanádium, hanem a fém-hidridek abszorpciós sávjaiban is különböznek az előző M osztály képviselőitől. Ez a tulajdonság tette lehetővé egy új L osztály megkülönböztetését. Néhány ehhez tartozó barna törpe spektrumában is találtak alkálifém- és jódvonalakat. 2005-ig 400 ilyen létesítményt fedeztek fel.
T osztály
A T-törpéket metánsávok jellemzik a közeli infravörös tartományban. Hasonló tulajdonságokat korábban csak a Naprendszer gázóriásainál, valamint a Szaturnusz Titán holdján találtak. Az L-törpékre jellemző FeH és CrH hidrideket a T-osztályban alkálifémekkel, például nátriummal és káliummal helyettesítik.
A tudósok feltételezései szerint az ilyen objektumok tömegének viszonylag kicsinek kell lennie – legfeljebb 70 Jupiter tömegnek. A barna T-törpék sok tekintetben hasonlítanak a gázóriásokhoz. Jellegzetes felületi hőmérsékletük 700 és 1300 K között változik. Ha ilyen barna törpék valaha is beleesnek a fényképezőgép lencséjébe, a fotón rózsaszínes-kék tárgyak jelennek meg. Ez a hatás a nátrium és kálium, valamint a molekuláris vegyületek spektrumának hatásával függ össze.
Y osztály
Az utolsó spektrális típus régóta csak elméletben létezik. Az ilyen tárgyak felületi hőmérsékletének 700 K, azaz 400 ºС alatt kell lennie. A látható tartományban az ilyen barna törpék nem észlelhetők (a fénykép egyáltalán nem fog működni).
Azonban 2011-benAmerikai asztrofizikusok több hasonló, 300 és 500 K közötti hőmérsékletű hideg objektum felfedezését jelentették be. Az egyik, a WISE 1541-2250 a Naptól 13,7 fényévnyi távolságra található. A másik, a WISE J1828+2650 felületi hőmérséklete 25°C.
A nap ikertestvére egy barna törpe
Az ilyen érdekes űrobjektumokról szóló történet hiányos lenne a Halálcsillag említése nélkül. Így hívják egyes tudósok feltételezései szerint a Nap hipotetikusan létező ikertestvérét, amely tőle 50-100 csillagászati egységnyi távolságra, az Oort-felhőn kívül található. Az asztrofizikusok szerint az állítólagos objektum a mi világítótestünk párja, és 26 millió évente elhalad a Föld mellett.
A hipotézis David Raup és Jack Sepkowski paleontológusok feltételezéséhez kapcsolódik a bolygónkon élő biológiai fajok időszakos tömeges kihalásáról. 1984-ben fejezték ki. Általában az elmélet meglehetősen ellentmondásos, de vannak érvek mellette.
A Halálcsillag az egyik lehetséges magyarázat ezekre a kihalásokra. Hasonló feltevés merült fel egyszerre két különböző csillagászcsoportban. Számításaik szerint a Nap ikertestének erősen megnyúlt pályán kell mozognia. Világítótestünkhöz közeledve megzavarja az üstökösöket, amelyek nagy számban "lakják be" az Oort felhőt. Ennek eredményeként nő a Földdel való ütközéseik száma, ami az élőlények pusztulásához vezet.
"Halálcsillag", vagy Nemezis, mintmás néven, lehet barna, fehér vagy vörös törpe. A mai napig azonban nem találtak erre a szerepre alkalmas objektumot. Vannak arra vonatkozó javaslatok, hogy az Oort-felhő zónájában egy még ismeretlen óriásbolygó található, amely befolyásolja az üstökösök pályáját. Jégtömböket vonz magához, ezáltal megakadályozza azok esetleges ütközését a Földdel, vagyis egyáltalán nem úgy viselkedik, mint a hipotetikus Halálcsillag. Nincs azonban bizonyíték a Tyche bolygó (vagyis Nemezis nővére) létezésére sem.
A barna törpék viszonylag új objektumok a csillagászok számára. Még sok információt kell beszerezni és elemezni róluk. Már ma is feltételezik, hogy az ilyen objektumok számos ismert csillag társai lehetnek. Az ilyen típusú törpék kutatásának és felderítésének nehézségei új, magas mércét tesznek a tudományos felszerelés és az elméleti megértés terén.
