Brązowy karzeł

Obiekty sklasyfikowane jako brązowe karły stanowią niejako granicę między planetami a gwiazdami – są one zbyt masywne, aby być uważane za planety, ale jednocześnie zbyt lekkie, aby mogły przeprowadzać regularną fuzję jądrową wodoru, która jest charakterystycznym procesem zachodzącym w gwiazdach. Czym dokładnie są brązowe karły, jak się formują i jakie mają znaczenie w astronomii.

Czym jest brązowy karzeł?

Brązowy karzeł to rodzaj obiektu gwiazdowego, który ma masę pomiędzy 13 a 80 masami Jowisza (czyli pomiędzy 0.013 a 0.08 mas Słońca). Jest obiektem zbyt lekkim, aby w jego wnętrzu mogły zachodzić trwałe reakcje fuzji wodoru, co jest warunkiem koniecznym dla zaistnienia gwiazdy. Wewnątrz brązowych karłów dochodzi jednak do innych reakcji, np. fuzji deuteru, jednak są to procesy krótkotrwałe i znacznie mniej intensywne niż w typowych gwiazdach.

Brązowe karły emitują niewielkie ilości energii, głównie w postaci promieniowania podczerwonego, co czyni je trudnymi do wykrycia. Ze względu na to, że nie świecą intensywnie jak gwiazdy, były stosunkowo późno odkryte, mimo że mogą być dość powszechne w galaktykach.

Formowanie się i charakterystyka brązowych karłów

Podobnie jak gwiazdy, brązowe karły formują się w wyniku kolapsu grawitacyjnego gazu w obłokach molekularnych. Jednak masa formującego się obiektu jest zbyt mała, aby osiągnąć temperatury i ciśnienia potrzebne do zainicjowania długotrwałej fuzji wodoru. Zamiast tego, brązowy karzeł powoli ochładza się i traci energię z czasem. W efekcie, choć początkowo może być gorący, z upływem miliardów lat staje się zimnym, ciemnym obiektem.

Obiekty tego typu mają różne cechy fizyczne, które odróżniają je od gwiazd i planet. Niektóre z nich to:

• Masa – są cięższe niż planety, ale lżejsze od najmniejszych gwiazd.
• Temperatura – brązowe karły mają początkowo temperaturę sięgającą kilku tysięcy stopni, ale stopniowo ochładzają się do kilkuset stopni Celsjusza.
• Skład chemiczny – są zbudowane głównie z wodoru i helu, podobnie jak gwiazdy, ale ich wnętrze jest znacznie bardziej gęste.
• Emisja – ponieważ nie prowadzą fuzji wodoru, ich emisja jest słaba i ma miejsce głównie w zakresie podczerwieni.

Polecamy również …

• Układ potrójny HIP 81208 skrywa masywną egzoplanetę
• Odkryto dwa kolejne brązowe karły dzięki teleskopowi TESS
• Biały karzeł

Klasyfikacja i znaczenie brązowych karłów

Brązowe karły dzieli się na pewne klasy spektralne, w zależności od ich temperatury i składu atmosferycznego:

• Klasa M – najcieplejsze brązowe karły, mające temperatury powyżej 2400 K.
• Klasa L – cechują się temperaturą w przedziale 1300–2400 K i obecnością metali w atmosferze.
• Klasa T – mają temperatury od 500 do 1300 K i atmosfery bogate w metan.
• Klasa Y – najchłodniejsze brązowe karły, z temperaturami poniżej 500 K, z atmosferą zawierającą amoniak.

Brązowe karły mają duże znaczenie dla zrozumienia procesów formowania się gwiazd i planet. Stanowią bardzo istotny etap między tymi dwoma typami obiektów i pozwalają astronomom badać, jak różne masy i warunki wpływają na przebieg procesów akrecji i kolapsu grawitacyjnego. Ponadto mogą pełnić funkcję „kosmicznych latarni”, ponieważ ich promieniowanie podczerwone pozwala na badanie regionów galaktyki zasłoniętych przez pył.

Przykłady brązowych karłów

Gliese 229B

Jeden z pierwszych odkrytych brązowych karłów, który znajduje się około 19 lat świetlnych od Ziemi. Gliese 229B jest częścią układu podwójnego z czerwonym karłem Gliese 229A. Obiekt ten ma niską temperaturę (około 950 K) i zawiera metan w swojej atmosferze, charakterystyczne dla brązowych karłów klasy T.

WISE 0855−0714

Jeden z najzimniejszych znanych brązowych karłów, znajdujący się zaledwie 7.2 roku świetlnego od Ziemi. Jego temperatura powierzchniowa wynosi około -23°C, czyniąc go obiektem przypominającym bardziej planetę niż gwiazdę.

2MASS J09373487+2931409

Ten brązowy karzeł należy do klasy L i znajduje się około 20 lat świetlnych od Ziemi. Obiekt ten jest dobrze znany ze swoich silnych emisji w zakresie podczerwieni, przez co stanowi jeden z jaśniejszych brązowych karłów w tym spektrum.

Luhman 16

Jest to układ podwójny brązowych karłów znajdujący się około 6.5 roku świetlnego od Ziemi. To trzeci najbliższy układ od Słońca, składający się z brązowych karłów klasy L i T. Luhman 16 to ważny obiekt dla badań atmosferycznych tych obiektów.

Teide 1

Odkryty w 1995 roku, Teide 1 był jednym z pierwszych brązowych karłów zidentyfikowanych w gwiazdozbiorze Byka. Ma masę około 55 mas Jowisza i znajduje się w gromadzie otwartej Hiad.

Brązowy karzeł w pigułce

Obiekty te dostarczają kluczowych informacji na temat procesu formowania się gwiazd i planet. Chociaż ich słabe emisje promieniowania sprawiają, że są trudne do wykrycia, to nowoczesne techniki obserwacyjne, takie jak teleskopy działające w podczerwieni, pozwalają na ich dokładne badanie.

Brązowe karły takie jak Gliese 229B czy Luhman 16 pokazują, że obiekty tego typu mogą występować zarówno samotnie, jak i w układach podwójnych, co dodaje im dodatkowego znaczenia w badaniach kosmicznych.