Cudownie, myląco brązowe karły są prawdziwymi „dziwaczkami” - a ich istnienie we wszechświecie stanowi dla astronomów fascynującą zagadkę, którą należy rozwiązać. Wynika to z faktu, że te wyjątkowe „awarie” podważają wyraźne rozróżnienie między prawdziwymi gwiazdami a gigantycznymi planetami. Brązowe karły są gwiezdny Przedmioty, które zajmują masę między najcięższymi planetami gigantów gazowych - jak gigant w pasmach Jowisz z naszego własnego Układu Słonecznego - i najlżejszymi prawdziwymi gwiazdami czerwone karły. W przeciwieństwie do prawdziwych gwiazd - takich jak nasze słońce - są małe, małe brązowe karły nie są wystarczająco masywne, aby wytrzymać PołączenieJest to proces, który rozpala ogień prawdziwej gwiazdy - i powoduje, że ich światło świeci przez wszechświat. W styczniu 2018 r. Astronomowie powiedzieli, że są przekonani, że NASA nadejdzie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) Potężna podczerwień rozwiąże zagadkę tak fascynującą jak starożytne obserwacje gwiazd - gdy nasi przodkowie spojrzeli tysiące lat temu w ciemne, gwiaździste noce, zastanawiając się, skąd mógł pochodzić słaby, odległy mały wacik, tajemnicze światło, migoczą jak diament na nocnym niebie nad ziemią?
Wiele zespołów badań naukowych planuje korzystać z JWST odkrywać tajemniczą naturę brązowe karłyszukając nowych informacji na temat powstawania gwiazd i natury odległych atmosfer Egzoplanety na orbicie wokół gwiazd poza naszym słońcem. Kilka zespołów astronomów planuje również zbadać pochmurny region między prawdziwymi gwiazdami i gigantycznymi planetami brązowe karły istnieją sami. Poprzednie prace astronomów z Kosmiczny Teleskop Hubble'a, Kosmiczny Teleskop Spitzera, i ALMA pokazałem to brązowe karły mogą być do 70 razy masywniejsze niż gazowe olbrzymy takie jak Jowisz - a jednak nie mają wystarczającej masy, aby ich rdzenie mogły spalać paliwo jądrowe i emitować światło gwiazd. Chociaż istnienie tych wyjątkowych „niepowodzeń” zostało zasugerowane i potwierdzone w 1995 r. W latach 60. XX wieku, nadal nie ma akceptowanego wyjaśnienia ich pojawienia się. są brązowe karły urodzony jak gwiazdy, przez skurcz gazu w obłoku formacji gwiazd lub jak planeta, poprzez nagromadzenie materiału w materii protoplanetarny dysk akrecyjny? Niektóre gwiazdy „nieudane” żyją w pobliżu gwiazdy towarzyszącej, podczas gdy inne idą samotną ścieżką przez przestrzeń.
Szczególnie delikatnym problemem jest to, że gazowe olbrzymy mają niektóre z tych samych właściwości co brązowe karły. To oczywiście utrudnia astronomom rozróżnienie między „nieudaną” gwiazdą a gigantyczną planetą gazową. Brązowe karły można czasem zaobserwować na orbicie wokół prawdziwych gwiazd lub innych gwiazd brązowe karłyi najmniejszy brązowe karły pokaż rozmiary podobne do Jowisza. Oznacza to, że te małe „dziwne kule” wyglądałyby dokładnie jak planeta na orbicie wokół swojej gwiazdy macierzystej.
Gwiezdne „awarie”: spadnie żelazny deszcz
Brązowe karły są podobnymi „dziwaczkami”, które zajmują przedział masy między najcięższymi planetami gazowymi i najlżejszymi czerwone karłyod około 13 do 80 mas Jowisza. Te małe obiekty podrzędne, które w rzeczywistości nie są brązowe, ale mają kolor karmazynowy, mogą być całkowicie konwekcyjne i nie mają warstw ani chemicznego zróżnicowania z głębokością.
Większość astronomów tak uważa brązowe karły rodzą się jak prawdziwe gwiazdy w falujących, wirujących fałdach jednego z wielu ogromnych, ciemnych i zimnych zwierząt Chmury molekularne Nasza Droga Mleczna podąża za tym w dużej liczbie. Te ogromne, piękne, upiorne chmury, składające się z gazu i pyłu, mienią się nowonarodzonymi płomieniami małych gwiazd. Gwiazdy powstają, gdy szczególnie gęsta kieszeń, osadzona w wirującym obłoku takiej chmury, zapada się pod nieustającym naciskiem własnej grawitacji i tworzy nowonarodzoną gwiazdę.
Błyszczące, olśniewające nowonarodzone gwiazdy - tzw Gwiazdy proto- są uwięzieni w kurczącej się bryle gazu w jego chmurze porodowej. W momencie formowania się gwiazdy temperatura w środku gęstej kropelki wzrasta do palącego się gorącego punktu, w którym atomy wodoru łączą się tworząc atomy helu (Nukleosynteza gwiazdy). Wodór jest zarówno najlżejszym, jak i najczęstszym pierwiastkiem atomowym w kosmosie - a hel jest drugim najlżejszym. Wszystko Gwiazdy składają się głównie z wodoru, a zarówno wodór, jak i hel powstały podczas narodzin wszechświata podczas Wielkiego Wybuchu prawie 14 miliardów lat temu (Nukleosynteza Big Bang).
Jednak istnienie gigantycznych planet gazowych komplikuje problem. W górnym końcu zakresu mas - od 60 do 90 mas Jowisza - objętość a brązowy karzeł jest kontrolowany głównie przez ciśnienie degeneracji elektronów. To jest to samo co dla białe karłySą to pozostałe jądra, które zniknęły małe prawdziwe gwiazdy, takie jak nasze Słońce, po tym, jak zabrakło im paliwa i „delikatnie poszło w tę dobranoc”. W dolnym końcu zakresu mas - 10 mas Jowisza - objętość a brązowy karzeł jest kontrolowany tak jak planety. Stąd problem: Promienie brązowych karłów różnią się tylko o 10-15% w zakresie możliwych mas dla planet gigantycznych. Utrudnia to astronomom rozróżnienie dwóch różnych obiektów.
Dodatkowo, brązowe karły nigdy nie doświadczaj Połączenie. Te wyjątkowe „błędy”, które zajmują dolną granicę zakresu masy (poniżej 13 mas Jowisza), nigdy nie są wystarczająco gorące, aby stopić nawet deuter. Co gorsza, te „nieudane” gwiazdy, które zajmują górną granicę zakresu masy ze względu na swój niewielki rozmiar (ponad 60 mas Jowisza), ochładzają się tak szybko, że nie mogą przejść przez około dziesięć milionów lat Połączenie. Dziesięć milionów lat nie jest długo gwiazdą.
Widma w podczerwieni i rentgenowskie są chwiejne znaki a brązowy karzeł. Niektóre z tych „fantazyjnych” gwiazd emitują promieniowanie rentgenowskie i wszystko "ciepły" brązowe karły nadal delikatnie świecą w czerwonych i podczerwonych widmach elektromagnetycznych. Z tego powodu te wyjątkowe „awarie” są rozdawane astronomom - przynajmniej dopóki nie ostygną do temperatur planetarnych poniżej 1000 kelwinów.
Niektóre gigantyczne planety gazowe wykazują niektóre właściwości brązowe karły. Jak nasze słońce (a żółty karzeł), gazowy duet naszego układu słonecznego, Jowisz i Saturn, oba składają się głównie z wodoru i helu. Saturn jest drugą co do wielkości planetą w naszej rodzinie Słońca, chociaż zawiera tylko około 30% masy swojego większego rodzeństwa, Jowisza. Trzy gigantyczne planety gazowe w naszym Układzie Słonecznym - Jowisz, Saturn i Uran - wydzielają znacznie więcej ciepła niż odbierają od naszego Słońca. Cały kwartet gigantycznych planet gazowych w rodzinie naszego Słońca - Jowisz, Saturn, Uran i Neptun - ma własne „układy planetarne”, które składają się z wielu - głównie lodowych - księżyców. Dwa duże księżyce - Ganymede z Jowisza i Tytan z Saturna - to planety wielkości planet, które zostałyby sklasyfikowane jako planety, gdyby okrążyły nasze Słońce zamiast Jowisza i Saturna. Ganymede jest największym księżycem w naszym Układzie Słonecznym, a Tytan drugim co do wielkości. Chociaż Uran i Neptun to gigantyczne planety z silną atmosferą gazową, oba są sklasyfikowane jako Lodowi olbrzymy zamiast Gigant gazowy. Uran i Neptune są mniejsze niż duet gigantów gazowych i oba mają większe stałe rdzenie uwięzione w ich atmosferze.
Brązowe karły zostały po raz pierwszy opracowane w latach 60-tych przez Dr. Teoretycznie Shiv S. Kumar istniał i pierwotnie nazwano je dubbingiem „czarne karły”- Klasyfikacja dla ciemnych ciał podkomórkowych, które swobodnie unoszą się w przestrzeni międzygwiezdnej i są zbyt jasne, aby utrzymać stopienie wodoru. Nie można jednak użyć tej nazwy z powodu tego terminu czarny karzeł został już użyty do wskazania przeziębienia biały karzeł, które stało się czarne po tym, jak całe jego ciepło rozproszyło się.
Następny jest znany w odległości około 6,5 lat świetlnych brązowy karzeł jest Luhman 16, system binarny, który składa się z dwóch zaległych „błędów” i został odkryty w 2013 roku. DENIS-P Jo82303.1-49120 b jest wymieniony jako najbardziej znany Egzoplaneta (Stan na marzec 2014 r.) W NASA Egzoplaneta Archiwa - choć ma imponującą masę, która jest ponad dwukrotnie większa od granicy masy 13 Jowisza między gigantycznymi planetami i brązowe karły. Coś brązowe karły są podrzędnymi rodzicami planet. Niektóre przykłady tych macierzystych gwiazd macierzystych to 2M1207b, MOA-2007-BLG-102Lb, i 2MASS Jo44144b.
Lit jest zwykle obecny w brązowe karły, ale nie w prawdziwych gwiazdach o niskiej masie. Gwiazdy, którym udało się osiągnąć temperaturę wystarczającą do stopienia wodoru, bardzo szybko spalają paliwo litowe. Fuzja litu-7 i protonu odbywa się w celu wytworzenia dwóch jąder helu-4. Temperatura wymagana do zajścia tej reakcji jest nieznacznie niższa niż temperatura wymagana do stopienia wodoru. Konwekcja w obrębie gwiazdy o niskiej masie zapewnia, że lit zawarty w całej gwieździe jest ostatecznie wykorzystywany jako paliwo. W rezultacie obecność linii widmowej litu w a brązowy karzeł Kandydat jest silnym wskaźnikiem, że w rzeczywistości jest to jeden z tych przebiegów podrzędnych.
Zastosowanie litu w celu ustalenia, czy kandydat brązowy karzeł jest rzeczywiście gwiezdną „awarią”, a nie prawdziwą gwiazdą o niskiej masie, jest powszechnie tak nazywany Test litowy. Lit obserwuje się także u młodych gwiazd, które nie miały wystarczająco dużo czasu, aby spalić wszystko.
Cięższe gwiazdy, takie jak nasze Słońce, mogą również utrzymać zapasy litu w swoich zewnętrznych warstwach gazowych, które nigdy nie osiągnęły temperatury wystarczająco wysokiej do stopienia litu - i której warstwa konwekcyjna nie łączy się z rdzeniem, w którym lit może być szybki byłby zużyty. Te większe gwiazdy można łatwo odróżnić brązowe karły ze względu na ich większy rozmiar i jaśniejszą jasność.
Jednak, brązowe karły w górnej części zakresu masy może być wystarczająco gorąco, aby spalić lit w młodości. Krasnoludki Ten sport, o masie ponad 65 mas Jowisza, może spalić zapasy litu, jeśli ma „zaledwie” pół miliarda lat. Z tych powodów Test litowy nie jest całkowicie niezawodny.
Starsze brązowe karłyZ drugiej strony są czasami wystarczająco chłodne, aby ich atmosfera mogła zbierać obserwowalne ilości metanu przez długi czas. Metan nie może tworzyć się w cieplejszych obiektach. Gwiezdne „błędy”, takie jak Gliese 229Bzostały zweryfikowane przez astronomów za pomocą tej specjalnej techniki.
Szukają gorących gwiazd, które wciąż płoną na wodorze Główny odcinek z Schemat Hertzsprunga-Russella ewolucji gwiazd, w końcu ochłonąć. Ostatecznie gwiazdy te osiągają granicę bolometryczną wystarczającą do utrzymania stałej fuzji. Jednak jedna gwiazda nie jest dokładnie taka sama jak druga i różni się w zależności od gwiazdy. Jednak jasność bolometryczna musi zasadniczo wynosić co najmniej 0,01% jasności naszego Słońca. Brązowe karły ciemnieją i ochładzają się równomiernie w ciągu życia: wystarczająco starsi ludzie brązowe karły są zbyt ciemne, aby je obserwować.
Deszcz żelazny jako część procesów konwekcji atmosferycznej może wystąpić tylko w brązowe karły, i nie w małych gwiazdach jak czerwone karły. Badania spektroskopowe obecności deszczu żelaznego nie zostały jeszcze zakończone brązowe karły zawsze pokaże tę dziwną anomalię atmosferyczną. W 2013 r. Heterogeniczna atmosfera zawierająca żelazo została zmapowana wokół gwiezdnego komponentu B w ścisłym związku Luhman 16 układ podwójny gwiazd.
Maciupeńki Nieudana gwiazda: Jak się zastanawiamy, kim jesteś!
Etienne Artigau, profesor na uniwersytecie w Montrealu (Quebec, Kanada), kieruje zespołem wspierającym korzystanie z JWST studiuj konkretny brązowy karzeł zsynchronizowany SIMP0136. Ta wyjątkowa „porażka” jest samotnym chłopcem o niskiej masie brązowy karzeł ma tę różnicę, że jest jednym z najmniejszych w swoim rodzaju, który jest najbliżej naszego słońca. Wykonaj wszystkie te urocze właściwości SIMP0136 fascynujący przedmiot do nauki. Jest tak, ponieważ ma wiele cech gigantycznej planety, która nie zbliża się zbytnio do olśniewającego blasku swojej gwiazdy macierzystej. SIMP0136 był przedmiotem wcześniejszego przełomu naukowego dr Artigau i jego zespół, gdy odkryli dowody, że panuje mętna atmosfera. On i jego koledzy planują go użyć JWST instrumenty spektroskopowe, aby dowiedzieć się więcej o pierwiastkach chemicznych i związkach w tych chmurach.
„Ze względu na zmienną absorpcję w naszej atmosferze bardzo dokładne pomiary spektroskopowe są trudne do uzyskania z ziemi w podczerwieni, dlatego wymagana jest obserwacja w podczerwieni w przestrzeni kosmicznej. Webb pozwala nam badać takie funkcje, jak absorpcja wody, które nie są dostępne z ziemi z taką precyzją ”, powiedział dr Artigau 4 stycznia 2018 r. Komunikat prasowy NASA.
Te obserwacje mogą stanowić podstawę tego Egzoplaneta Poszukiwanie, z JWSTjeśli jest dostępny. Te przyszłe obserwacje obejmują polowanie na odległe światy, które należą do rodzin gwiazd poza naszym słońcem i mogłyby podtrzymywać życie. JWST Instrumenty na podczerwień rozpoznają rodzaje cząsteczek w odległych atmosferach Egzoplanety. Instrumenty te dokonają tego, obserwując, które pierwiastki pochłaniają światło, gdy odległy świat unosi się przed rażącą twarzą swojej gwiazdy - w naukowej technice znanej jako Spektroskopia tranzytowa.
„The Brązowy karzeł SIMP0136 ma taką samą temperaturę jak różne planety, które są obserwowane w Spektroskopia tranzytowa Z WebbWiadomo, że chmury wpływają na ten rodzaj pomiaru. Nasze obserwacje pomogą nam lepiej zrozumieć pokłady chmurowe brązowe karły i ogólnie atmosfer planetarnych ”- powiedział dr Artigau w Komunikat prasowy NASA.
Polowanie na samotne, izolowane masy brązowe karły był jednym z pierwszych celów naukowych dla JWST Już w latach 90. dr Aleks Scholz 4 stycznia 2018 r Komunikat prasowy NASA. Dr. Scholz jest astronomem na University of St. Andrews w Szkocji. Brązowe karły mają mniejszą masę niż gwiazdy i nie „świecą”, a jedynie wydzielają słabą poświatę ich narodzin. Dlatego, brązowe karły najlepiej można obserwować w świetle podczerwonym, dlatego właśnie JWST będzie tak ważnym narzędziem do wykorzystania w tych badaniach.
Dr. Scholz, który także Obiekty pomocnicze w pobliskich młodych klastrach (SONYC) Projekt wykorzysta JWST Urządzenie do obrazowania w bliskiej podczerwieni i spektrograf bez przerw (NIRISS) uczyć się NGC 1333 jest w konstelacji Perseusz NGC 1333 służy jako przedszkole dla ognistych noworodków. Ponadto stwierdzono, że mieści się w nim niezwykle duża liczba brązowe karłya niektóre z nich znajdują się na bardzo niskim końcu zakresu masy dla tych zagadkowych obiektów. Oznacza to, że jest to urocze brązowe karły są niewiele cięższe od Jowisza.
„W ciągu ponad dekady poszukiwań nasz zespół był bardzo trudny brązowe karły to mniej niż pięć mas Jowisza - masa, w której nakładają się formacje gwiazd i planet. To jest dla nich praca Webb Teleskop. To zajęło dużo czasu WebbJednak bardzo cieszymy się z okazji, aby przełamać nowy grunt i być może odkryć zupełnie nowy typ planety, która wędruje po galaktyce jak gwiazdy ”- skomentował dr Scholz 4 stycznia 2018 r. Komunikat prasowy NASA.
Oba projekty dr Scholz and Dr. Użyj Artigau Gwarantowane obserwacje czasu (GTO)Obserwacja czasu na teleskopie przyznana astronomom, którzy przez lata pracowali nad przygotowaniem Webb's operacje naukowe.
The Kosmiczny teleskop Jamesa Webba, dodatek naukowy do NASA bardzo udany Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST), będzie najważniejszym obserwatorium kosmicznym na następną dekadę. Webb to międzynarodowy projekt zainicjowany przez NASA z partnerami, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i Kanadyjska Agencja Kosmiczna (CSA).
The Kosmiczny teleskop Jamesa Webba powinien rozpocząć się w 2019 r.
[ff id="3"]