Mitä enemmän tiedemiesten teoreettista tietoa ja teknisiä valmiuksia tulee, sitä enemmän löytöjä he tekevät. Näyttää siltä, että kaikki avaruusobjektit ovat jo tiedossa, ja on tarpeen vain selittää niiden ominaisuuksia. Kuitenkin joka kerta, kun astrofysiikoille tulee tällainen ajatus, universumi esittää heille uuden yllätyksen. Usein tällaiset innovaatiot ennustetaan kuitenkin teoreettisesti. Näihin esineisiin kuuluu ruskeita kääpiöitä. Vuoteen 1995 asti ne olivat olemassa vain kynän kärjessä.
Tutustutaan
Ruskeat kääpiöt ovat melko epätavallisia tähtiä. Kaikki niiden pääparametrit ovat hyvin erilaisia kuin meille tuttujen valaisimien ominaisuudet, mutta yhtäläisyyksiä löytyy. Tarkkaan ottaen ruskea kääpiö on tähtien alainen kohde, se sijaitsee väliasemassa todellisten valaisimien ja planeettojen välillä. Näillä kosmisilla kappaleilla on suhteellisen pieni massa - 12,57 - 80,35 Jupiterin analogisesta parametrista. Heidän suolistoissaan, kuten keskuksissamuut tähdet, tapahtuu lämpöydinreaktioita. Erona ruskeiden kääpiöiden välillä on vedyn äärimmäisen merkityksetön rooli tässä prosessissa. Tällaiset tähdet käyttävät polttoaineena deuteriumia, booria, litiumia ja berylliumia. "Polttoaine" loppuu suhteellisen nopeasti ja ruskea kääpiö alkaa jäähtyä. Kun tämä prosessi on valmis, siitä tulee planeetan k altainen esine. Ruskeat kääpiöt ovat siis tähtiä, jotka eivät koskaan putoa Hertzsprung-Russell-kaavion pääsekvenssiin.
Näkymättömät vaeltajat
Näillä mielenkiintoisilla esineillä on useita muita merkittäviä ominaisuuksia. Ne ovat vaeltavia tähtiä, jotka eivät liity mihinkään galaksiin. Teoreettisesti tällaiset kosmiset kappaleet voivat surffata avaruuden avaruudessa monia miljoonia vuosia. Yksi niiden merkittävimmistä ominaisuuksista on kuitenkin lähes täydellinen säteilyn puuttuminen. Tällaista esinettä on mahdotonta havaita ilman erikoislaitteita. Astrofyysikoilla ei ole ollut sopivaa laitteistoa pitkään aikaan.
Ensimmäiset löydöt
Ruskeiden kääpiöiden voimakkain säteily osuu infrapunaspektrialueelle. Tällaisten jälkien etsintä kruunasi menestyksen vuonna 1995, jolloin löydettiin ensimmäinen sellainen kohde, Teide 1. Se kuuluu M8-spektriluokkaan ja sijaitsee Pleiades-klusterissa. Samana vuonna toinen tällainen tähti, Gliese 229B, löydettiin 20 valovuoden etäisyydeltä Auringosta. Se pyörii punaisen kääpiön Gliese 229A:n ympärillä. Löydöt alkoivat seurata yksi toisensa jälkeen. Tähän mennessä se on tiedossayli sata ruskeaa kääpiötä.
Erot
Ruskeita kääpiöitä ei ole helppo tunnistaa, koska ne ovat monin tavoin samank altaisia planeettojen ja valotähtien kanssa. Sätellään he lähestyvät Jupiteria jossain määrin. Suunnilleen sama tämän parametrin arvo säilyy koko ruskeiden kääpiöiden massojen alueella. Tällaisissa olosuhteissa on erittäin vaikeaa erottaa niitä planeetoista.
Sitä paitsi kaikki tämän tyyppiset kääpiöt eivät pysty tukemaan lämpöydinreaktioita. Kevyimmät niistä (jopa 13 Jupiterin massaa) ovat niin kylmiä, että jopa deuteriumia käyttävät prosessit ovat mahdottomia niiden syvyyksissä. Massiiviset hyvin nopeasti (kosmisessa mittakaavassa - 10 miljoonassa vuodessa) jäähtyvät ja eivät myöskään kykene ylläpitämään lämpöydinreaktioita. Tutkijat käyttävät kahta päämenetelmää ruskeiden kääpiöiden erottamiseen. Ensimmäinen on tiheyden mittaus. Ruskeille kääpiöille on ominaista suunnilleen samat säteen ja tilavuuden arvot, ja siksi kosminen kappale, jonka massa on 10 Jupiteria tai enemmän, kuuluu todennäköisesti tämän tyyppiseen esineeseen.
Toinen tapa on havaita röntgen- ja infrapunasäteily. Vain ruskeat kääpiöt, joiden lämpötila on laskenut planeetan tasolle (jopa 1000 K), eivät voi ylpeillä tällaisella havaittavalla ominaisuudella.
Tapa erottaa vaaleista tähdistä
Mass altaan pieni valaisin on toinen esine, josta voi olla vaikeaa erottaa ruskeaa kääpiötä. Mikä on tähti? Tämä on lämpöydinkattila, jossa kaikki palaa vähitellen.kevyet elementit. Yksi niistä on litium. Toisa alta useimpien tähtien syvyyksissä se loppuu melko nopeasti. Toisa alta reaktioon sen osallistumiseen tarvitaan suhteellisen alhainen lämpötila. Osoittautuu, että esine, jonka spektrissä on litiumviivoja, kuuluu todennäköisesti ruskeiden kääpiöiden luokkaan. Tällä menetelmällä on rajoituksensa. Litiumia esiintyy usein nuorten tähtien kirjossa. Lisäksi ruskeat kääpiöt voivat tyhjentää tämän alkuaineen kaikki varat puolen miljardin vuoden aikana.
Metaani voi myös olla tunnusmerkki. Elinkaarensa loppuvaiheessa ruskea kääpiö on tähti, jonka lämpötila antaa sille kertyä vaikuttavan määrän. Muut valaisimet eivät voi jäähtyä sellaiseen tilaan.
Ruskeiden kääpiöiden ja tähtien erottamiseksi toisistaan mitataan myös niiden kirkkaus. Valaisimet himmenevät olemassaolonsa lopussa. Kääpiöt jäähdyttävät kaiken "elämän". Loppuvaiheessa niistä tulee niin tummia, että niitä on mahdotonta sekoittaa tähtiin.
Ruskeat kääpiöt: spektrityyppi
Kuvattujen esineiden pintalämpötila vaihtelee massan ja iän mukaan. Mahdolliset arvot vaihtelevat planetaarisista kylmimmän luokan M tähdille ominaisiin. Näistä syistä ruskeille kääpiöille tunnistettiin alun perin kaksi spektrityyppiä L ja T, joiden lisäksi teoriassa oli olemassa myös Y-luokka. Tähän mennessä sen todellisuus on vahvistettu. Pysähdytään kunkin luokan objektien ominaisuuksiin.
Luokka L
Ensimmäiseen mainituista tyypeistä kuuluvat tähdet eroavat edellisen luokan M edustajista titaanioksidin ja vanadiinin, mutta myös metallihydridien absorptiovyöhykkeillä. Juuri tämä ominaisuus mahdollisti uuden luokan L erottamisen. Myös joidenkin siihen kuuluvien ruskeiden kääpiöiden spektristä löydettiin alkalimetallien ja jodin linjoja. Vuoteen 2005 mennessä oli löydetty 400 tällaista laitosta.
T-luokka
T-kääpiöille on ominaista metaaninauhat lähi-infrapuna-alueella. Samanlaisia ominaisuuksia löydettiin aiemmin vain aurinkokunnan kaasujättiläisistä sekä Saturnuksen kuusta Titanista. L-kääpiöille ominaiset hydridit FeH ja CrH korvataan T-luokassa alkalimetalleilla, kuten natriumilla ja kaliumilla.
Tiedemiesten oletusten mukaan tällaisten esineiden massa tulisi olla suhteellisen pieni - enintään 70 Jupiterin massaa. Ruskeat T-kääpiöt ovat monella tapaa samanlaisia kuin kaasujättiläiset. Niiden tyypillinen pintalämpötila vaihtelee välillä 700-1300 K. Jos sellaisia ruskeita kääpiöitä joskus putoaa kameran linssiin, kuvassa näkyy punertavansinisiä esineitä. Tämä vaikutus liittyy natriumin ja kaliumin sekä molekyyliyhdisteiden spektrien vaikutukseen.
Y-luokka
Viimeinen spektrityyppi on ollut pitkään olemassa vain teoriassa. Tällaisten esineiden pintalämpötilan tulee olla alle 700 K eli 400 ºС. Näkyvällä alueella tällaisia ruskeita kääpiöitä ei havaita (kuva ei toimi ollenkaan).
Kuitenkin vuonna 2011Amerikkalaiset astrofyysikot ilmoittivat löytäneensä useita samanlaisia kylmiä esineitä, joiden lämpötilat vaihtelevat välillä 300-500 K. Yksi niistä, WISE 1541-2250, sijaitsee 13,7 valovuoden etäisyydellä Auringosta. Toisen, WISE J1828+2650, pintalämpötila on 25°C.
Auringon kaksois on ruskea kääpiö
Tarina tällaisista mielenkiintoisista avaruusobjekteista olisi epätäydellinen mainitsematta Kuolemantähteä. Tämä on joidenkin tiedemiesten oletusten mukaan hypoteettisesti olemassa olevan Auringon kaksosen nimi, joka sijaitsee 50-100 tähtitieteellisen yksikön etäisyydellä siitä Oort-pilven ulkopuolella. Astrofyysikkojen mukaan väitetty esine on valoparimme ja kulkee Maan ohi 26 miljoonan vuoden välein.
Hpoteesi liittyy paleontologien David Raupin ja Jack Sepkowskin oletukseen planeettamme biologisten lajien määräajoin tapahtuvasta massasukupuuttoon. Se ilmaistiin vuonna 1984. Yleisesti ottaen teoria on melko kiistanalainen, mutta sen puolesta on argumentteja.
Kuolemantähti on yksi mahdollinen selitys tälle sukupuuttoon. Samanlainen oletus syntyi samanaikaisesti kahdessa eri tähtitieteilijäryhmässä. Heidän laskelmiensa mukaan Auringon kaksoiskappaleen pitäisi liikkua erittäin pitkänomaista kiertorataa pitkin. Kun se lähestyy valaisinta, se häiritsee komeettoja, jotka "asuttavat" suuria määriä Oort-pilveä. Tämän seurauksena niiden törmäysten määrä Maan kanssa lisääntyy, mikä johtaa organismien kuolemaan.
"Kuolemantähti", tai Nemesis, assitä kutsutaan myös, se voi olla ruskea, valkoinen tai punainen kääpiö. Tähän tehtävään soveltuvia esineitä ei kuitenkaan ole toistaiseksi löydetty. On ehdotuksia, että Oort-pilven vyöhykkeellä on vielä tuntematon jättiläisplaneetta, joka vaikuttaa komeettojen kiertoradoihin. Se vetää puoleensa jäälohkareita ja estää siten niiden mahdollisen törmäyksen Maahan, eli se ei toimi ollenkaan kuin hypoteettinen Kuolemantähti. Kuitenkaan ei ole todisteita myöskään Tyche-planeetan (eli Nemesisin sisaren) olemassaolosta.
Ruskeat kääpiöt ovat suhteellisen uusia kohteita tähtitieteilijöille. Niistä on vielä paljon tietoa hankittava ja analysoitava. Nykyään oletetaan jo, että tällaiset esineet voivat olla monien tunnettujen tähtien kumppaneita. Tämäntyyppisten kääpiöiden tutkimisen ja havaitsemisen vaikeudet asettavat uuden korkean riman tieteelliselle laitteistolle ja teoreettiselle ymmärrykselle.
