Nawet gwiazdom nie zawsze wychodzi...

Człek już ma tak, że czasami w życiu coś mu nie wyjdzie. Miał iść na weterynarię, skończył na polonistyce, a na dodatek jeszcze nie pracuje w swoim zawodzie. Słowem, się zamieszało i trzeba teraz ciągnąć to, co jest. Z gwiazdami jest podobnie. Są gwiazdy - wcielenie sukcesu, a są i takie obiekty, które gwiazdami miały niby być, ale nie są, planetami też nie są i ogólnie nie wiadomo, czym są. No, ale skoro już się istnieje, to trzeba przyjąć rzeczywistość z dobrodziejstwem inwentarza. Dziś trochę o takich gwiezdnych nieudacznikach, czyli brązowych karłach.
Zarówno "normalna" gwiazda jak i brązowy karzeł powstają z obłoku materii międzygwiezdnej. Początek jest taki sam, czyli dobrze znany kolaps grawitacyjny, wzrost ciśnienia i temperatury i... tu drogi się rozchodzą. Zwykła gwiazda osiąga temperaturę niezbędną do zainicjowania przemiany wodoru w hel w pełnym cyklu protonowym, czyli potocznie mówiąc do "spalania wodoru". Brązowy karzeł na tym etapie wymięka i starcza mu pary jedynie na syntezowanie litu 7Li z jądrem wodoru (czyli protonem), w wyniku którego powstaje 4He. Lit jest zresztą obecny w każdej gwieździe w początkowym etapie jej ewolucji, ale bardzo szybko zostaje zużyty. Co dalej? Brązowy karzeł spala lit i... kiszka. Przez jakiś czas może się jeszcze ratować reakcjami jądrowymi z udziałem deuteru (jeśli jego masa przekracza 1.3% masy Słońca).To takie reakcje drugiej kategorii, bo nie wymagają tak wysokich temperatur jak "klasyczne" przemiany termojądrowe. No dobrze, kończy się deuter i wtedy zaczynają się prawdziwe kłopoty. Paliwo może by się i znalazło, ale temperatury odpowiedniej już z pewnością zabraknie. Brązowy karzeł poprzestaje na wypromieniowywaniu zgromadzonego ciepła i w wyniku tego stopniowym ochładzaniu się. Trwa to, w zależności od jego masy, kilka lub kilkanaście miliardów lat. Im masywniejszy obiekt, tym dłużej. Potem po prostu gaśnie i staje się zimnym skupiskiem materii. Marny koniec, cześć jego pamięci.

brown
Obrazek ilustrujący różnicę między planetą typu Jowisz, brązowym karłem a gwiazdą. W gwieździe z prawdziwego zdarzenia zachodzą reakcje termojądrowe i jest pełna konwekcja (czyli migracja gorącej materii z wnętrza gwiazdy ku powierzchni i opadanie chłodniejszej wgłąb - jak w garnku z zupą. W brązowym karle również mamy pełną konwekcję, ale spala się jedynie deuter (w najlepszym wypadku). W planecie typu Jowisza konwekcja jest częściowa i nie pali się nic, nawet deuter. Źródło

Źeby stać się gwiezdnym nieudacznikiem, trzeba bardzo niewiele. Konkretnie potrzeba masy tylko 13 razy większej od masy Jowisza (MJ). Naszej największej planecie prawie się udało. Posiada ona bardzo gorące jądro (40 000 K), jednak nie na tyle, żeby zacząć przemieniać deuter. Typowy brązowy karzeł - jak widać na obrazku - ma tylko dwa razy większą średnicę niż nasza planetarna duma! Obiekty poniżej tej granicy masowej zalicza się do planet, choć istnieją oczywiście obiekty, hmmm, graniczne, co do których naukowcy mają wątpliwości, czy uznać je już za brązowe karły czy jeszcze za bardzo masywne planeciska. Znakiem rozpoznawczym gwiezdnej niedoróbki są informacje w jej widmie świadczące o zachodzących przemianach litu lub deuteru. U bardzo masywnych planet tego nie obserwujemy.
Jak świecą brązowe karły? Cóż, świecenie należałoby ująć w cudzysłów, ponieważ w zakresie widzialnym jest nikłe. Karły promieniują głównie w podczerwieni. Z bliska widziany taki obiekt byłby jak lampa służąca do rehabilitacyjnych naświetlań stawów i kręgosłupa: ciemnoczerwony i bardzo ciepły.

giese
Pierwszy odkryty brązowy karzeł, składnik układu podwójnego. Główna gwiazda Gliese229 A to ten duży jasny obiekt. Brązowy karzeł, czyli Gliese 229B to mała kropka po prawej. Zdjęcie po lewej wykonano teleskopem w obserwatorium Palomar, drugie zdjęcie pochodzi z teleskopu Hubble'a. Źródło

Wbrew pozorom brązowy karzeł to żaden kosmiczny oryginał. Występowanie tego typu ciał niebieskich wydaje się dość powszechne. Często spotyka się je w roli składników w układach podwójnych. Do tej pory przyjmowano, że są raczej samotnikami. Brązowe karły miewają planety albo dyski protoplanetarne. Słowem są prawie jak gwiazdy, przy czym "prawie" czyni wielką różnicę. Nam też niewiele brakowało, byśmy żyli w układzie podwójnym gwiazd, gdzie jednym ze składników byłaby zwykła, przeciętna gwiazda ciągu głównego (Słońce), a drugim brązowy karzeł (w tej roli Jowisz). Pytanie, czy w tym wypadku w ogóle byśmy byli, pozostaje otwarte.

0 komentarze :

Prześlij komentarz