Hnědý trpaslík

Hnědý trpaslík je, v souladu s prozatímní definici přijaté v roce 2003 , které Mezinárodní astronomické unie , a substellar objektu , jehož opravdová hmota je menší než minimální hmotnost nezbytné pro termonukleární fúze vodíku , ale větší, než je nezbytné. K termonukleární fúze z deuterium , odpovídající hmotnosti v rozmezí 13 M J a 75 M J . Jinými slovy, je to objekt, který není natolik hmotný , aby byl považován za hvězdu, ale hmotnější než obří planeta . Tam je dohoda o horní hranice, pod kterou hnědý trpaslík může udržovat reakční jadernou fúzi z vodíku  : méně než 0,07 solární hmotnost pro chemické složení slunečního. Dolní hranice není jednomyslná; společný kritériem je schopnost spojit deuterium , asi 13 hmot M J .

Spektrální klasifikace hnědých trpaslíků podnítila rozšíření, které hvězdiček: jejich spektrální typ je M , L , T , nebo dokonce Y na nejchladnější.

Světelná energie hnědého trpaslíka je téměř výhradně čerpány z gravitační potenciální energie , přeměněna na vnitřní energie podle kontrakcí , na rozdíl od hlavní sekvenční hvězdy , který odvozuje svou energii z jaderných reakcí. Kontrakce končí, když dojde k degeneraci hmoty , hnědý trpaslík pak má průměr řádově průměr planety Jupiter . Při absenci jiného zdroje energie se hnědý trpaslík během své existence ochladí a prochází spektrálními typy M, L a T; to se liší od hvězdy hlavní sekvence, jejíž efektivní teplota a spektrální typ zůstávají v podstatě konstantní.

Ačkoli se jejich existence předpokládala již v šedesátých letech , jejich existence byla prokázána až od poloviny 90. let.

Terminologie

Trpasličí hnědá je sledování z angličtiny hnědý trpaslík - složené z hnědého ( „Brun (e)“) a trpasličí ( „trpaslík (e)“) - který byl představen v roce 1975 u amerického astronoma Jill Tarter .

Toto jméno, elipsa „hnědé trpasličí hvězdy“, pochází z logiky jmen daných hvězdám v hlavní posloupnosti („trpaslíci“) podle jejich barvy (která závisí na jejich hmotnosti): žlutých trpaslíků (jako Slunce) , oranžoví trpaslíci, potom červení trpaslíci pro méně masivní a nakonec hnědí trpaslíci pro objekty s ještě nižší hmotností.

Dříve bylo k označení těchto objektů použito několik termínů, například planetární nebo substar , zdrobnělina obecného termínu substellar object , nebo dokonce „černý trpaslík“. Přesto je vhodné odlišit hnědé trpaslíky od toho, čemu se dnes říká černý trpaslík , velmi odlišné objekty: černý trpaslík je svým způsobem poslední fází bílého trpaslíka, zatímco hnědý trpaslík je jakousi „selhávající“ hvězdou , s nedostatečnou hmotností pro zahájení nebo udržení reakcí jaderné fúze, ke kterým dochází ve „skutečných“ hvězdách.

Dějiny

Již v 60. letech se předpokládala existence těles s příliš nízkou hmotností, aby bylo možné udržet stabilní spalování vodíku (Kumar 1963).

Jelikož hnědí trpaslíci vyzařují jen slabé záření, hlavně v infračerveném pásmu (rozsah vlnových délek, pro který jsou detektory dlouho necitlivé), nebyli po mnoho let detekováni.

Hnědí trpaslíci byli poprvé pozorováni v roce 1995. Nejprve, Teide 1 , objekt 40-60krát větší než Jupiter, byl objeven v Plejádách . O několik měsíců později je oznámen objev Gliese 229B, hnědého trpaslíka 20-50krát většího než Jupiter. Ta druhá je na oběžné dráze kolem hvězdy s nízkou hmotností, Gliese 229 .

Vlastnosti

Hnědí trpaslíci mají hmotu, která je mezi nejhmotnějšími planetami a méně hmotnými hvězdami. Vzhledem k této příliš nízké hmotnosti se teplota a tlak jádra nejsou dostatečné pro udržení reakce jaderné fúze z vodíku . Hnědý trpaslík mohl někdy úspěšně zahájit fúzní reakce, ale nikdy nedosáhl ustáleného stavu a skončil „hašení“. Je to svým způsobem potratená hvězda. Po krátké fázi jaderných reakcí je u konce, teplo vyzařované od hnědý trpaslík pochází pouze z jeho gravitačního smršťování přes v mechanismu Kelvin-Helmholtz .

Obecně se má za to, že hnědý trpaslík musí mít hmotnost větší než 13krát větší než hmotnost Jupitera , což je nižší hmotnost, při které může hvězda fúzovat deuterium , a méně než 0,07 sluneční hmoty, hmotnost nad kterou jsou fúzní reakce ( vodíku) může začít trvale.

Alternativně bylo navrženo, aby se hnědý trpaslík odlišoval od planety plynného obra svým způsobem formování. Většina hnědých trpaslíků skutečně plave sama ve vesmíru . To potvrzuje, že se tvoří jako hvězdy, to znamená z fragmentace molekulárního mraku , a ne jako planety, které se spíše rodí v místním kolapsu disku přítomného kolem hvězdy.

Objev hnědého trpaslíka obklopeného protoplanetárním diskem (viz Cha 110913-773444 ) naznačuje, že kolem hnědých trpaslíků je možná také tvorba planet, přírodních vedlejších produktů vzniku hvězd.

Se nazývá hnědý trpaslík chlad až 1000  ° C a za tepla z roku 2000  ° C . Teplo vyzařované hnědým trpaslíkem, který je zbytkem jeho formace, bude mladý hnědý trpaslík poměrně horký a během své existence pomalu ochladí. Navíc mladí hnědí trpaslíci mají povrchové teploty podobné teplotám méně hmotných a starších hvězd a jsou od nich téměř nerozeznatelné. Teprve po několika desítkách až několika stovkách milionů let (v závislosti na hmotnosti hnědého trpaslíka) dosáhnou teploty nejchladnějších hvězd (kolem 1 800 K ). Když hnědí trpaslíci dosáhnou stáří miliard let, mají povrchové teploty v rozmezí od 400 K do 1 000 K, což je na této úrovni trochu odlišuje od některých supermasivních plynných gigantů .

Exoplaneta

V roce 2004 byla objevena první exoplaneta obíhající kolem hnědého trpaslíka vzdáleného asi 170 světelných let. Toto je planeta 2M1207 b obíhající kolem 2M1207 . Hmotnost tohoto těla se odhaduje na 3 až 10 hmot Jupitera.

Různé druhy hnědých trpaslíků

Hnědí trpaslíci jsou rozděleni do několika spektrálních typů  :

Hnědí trpaslíci s nadváhou

Podle Johna C. Forbese a Abrahama Loeba by mohli existovat hnědí trpaslíci, jejichž hmotnost by byla větší než minimální hmotnost pro fúzi vodíku. Tyto objekty se nazývají „ přehnaně hnědí trpaslíci“ .

Pozoruhodné hnědé trpaslíky

Hertzsprung-Russellův diagram Spektrální typ Hnědí trpaslíci Bílé trpaslíky Sub-trpaslíci Hlavní sekvence
(„trpaslíci“) Sub-obři Obři Obří jasné hvězdy Superobr Hyperobří
Absolutní velikost
(M V )


Poznámky a odkazy

  1. (in) Working Group on Extrasolar Planets (WGEsP) of the International Astronomical Union, „  Position statement on the definition of a planet  “ [html] on the personal page of Alan P. Boss on the Official website of magnetism department from the Carnegie Institution for Science , aktualizováno 28. února 2003 (zpřístupněno 19. února 2015)
  2. (in) „Jsou to planety nebo co? „ (Verze z 28. září 2006 v internetovém archivu ) , o Carnegie Institution ve Washingtonu ,3. dubna 2001
  3. (in) Jill Tarter , „Brown není barva: Zavedení pojmu„ hnědý trpaslík “ ve Viki Joergens (ed.), 50 let hnědých trpaslíků: Od predikce k objevu až po přední místa výzkumu , Cham a New York , Springer , al.  "Astrofyzice a prostor věda knihovny" ( n o  obj. 401),2014, XI -168  str. ( ISBN  978-3-319-01161-5 a 978-3-319-01162-2 , OCLC  868887756 , DOI  10.1007 / 978-3-319-01162-2 ) , s.  19-24( OCLC 5660918604 , DOI : 10,1007 / 978-3-319-01162-2_3 )
  4. (in) RF Jameson, MR Sherrington a AR Giles, „  Neúspěšné hledání černých trpaslíků jako společníků blízkých hvězd  “ , Royal Astronomical Society , sv.  205,Říjen 1983, str.  39–41 ( Bibcode  1983MNRAS.205P..39J )
  5. Rebolo, R. a kol. 1995, Objev hnědého trpaslíka ve hvězdokupě Plejády, Nature, roč. 377, číslo 6545, s. 129-131. Odkaz v databázi ADS
  6. Leech, K. a kol. 2000, Mid-IR Observations of the Pleiades Brown Dwarfs Teide 1 & Calar 3, From Giant Planets to Cool Stars, ASP Conference Series, vol. 3212, s. 82. Odkaz v databázi ADS
  7. Nakajima, T. a kol. 1995, Objev chladného hnědého trpaslíka, Nature, roč. 378, číslo 6556, str. 463-465. Odkaz v databázi ADS
  8. Subhanjoy Mohanty a Ray Jayawardhana „Hnědí trpaslíci, poloviční hvězdy, poloviční planety“, Dokumentace pro vědu č. 64, červenec září 2009, s. 94
  9. (in) „  Dalekohledy NASA Spitzer a WISE najdou blízko, studený soused Slunce  “ , na nasa.gov .
  10. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aafac8/pdf
  11. „  Nejchladnější hnědý trpaslík  “ na Ciel des Hommes
  12. (en) „  Duo velmi chladných brunetek  “ , Věda a budoucnost,24. března 2011(zpřístupněno 25. března 2011 ) .
  13. B. Riaz , C. Briceno , E. Whelan a S. Heathcote , „  První tryskové letadlo Herbig-Haro ve velkém měřítku poháněné protohnědým trpaslíkem  “, arXiv: 1705,01170 [astro-ph] ,2. května 2017( číst online , konzultováno 22. května 2017 )

Podívejte se také

Související články

externí odkazy