Čím viac teoretických vedomostí a technických schopností vedcov získajú, tým viac objavov urobia. Zdalo by sa, že všetky vesmírne objekty sú už známe a je potrebné len vysvetliť ich vlastnosti. Avšak zakaždým, keď astrofyzikov napadne takáto myšlienka, vesmír im predstaví ďalšie prekvapenie. Často sú však takéto inovácie predpovedané teoreticky. Medzi tieto objekty patria hnedí trpaslíci. Do roku 1995 existovali iba na špičke pera.
Poďme sa zoznámiť
Hnedí trpaslíci sú dosť nezvyčajné hviezdy. Všetky ich hlavné parametre sa veľmi líšia od charakteristík svietidiel, ktoré poznáme, existujú však podobnosti. Presne povedané, hnedý trpaslík je subhviezdny objekt, zaujíma medzipolohu medzi skutočnými svietidlami a planétami. Tieto kozmické telesá majú relatívne malú hmotnosť - od 12,57 do 80,35 analogického parametra Jupitera. V ich útrobách, ako v centráchiných hviezd prebiehajú termonukleárne reakcie. Rozdiel medzi hnedými trpaslíkmi je mimoriadne nevýznamná úloha vodíka v tomto procese. Takéto hviezdy používajú ako palivo deutérium, bór, lítium a berýlium. Pomerne rýchlo sa minie „palivo“a hnedý trpaslík začína chladnúť. Po dokončení tohto procesu sa z neho stane objekt podobný planéte. Hnedí trpaslíci sú teda hviezdy, ktoré nikdy nespadajú do hlavnej postupnosti Hertzsprung-Russellovho diagramu.
Neviditeľní tuláci
Tieto zaujímavé predmety sa vyznačujú niekoľkými ďalšími pozoruhodnými vlastnosťami. Sú to putujúce hviezdy, ktoré nie sú spojené so žiadnou galaxiou. Teoreticky môžu takéto kozmické telesá surfovať po vesmíre mnoho miliónov rokov. Jednou z ich najvýznamnejších vlastností je však takmer úplná absencia žiarenia. Nie je možné si všimnúť takýto objekt bez použitia špeciálneho vybavenia. Astrofyzici nemali vhodné vybavenie už dosť dlho.
Prvé objavy
Najsilnejšie žiarenie hnedých trpaslíkov dopadá na infračervenú spektrálnu oblasť. Hľadanie takýchto stôp bolo korunované úspechom v roku 1995, keď bol objavený prvý takýto objekt, Teide 1. Patrí do spektrálnej triedy M8 a nachádza sa v zhluku Plejád. V tom istom roku bola objavená ďalšia takáto hviezda, Gliese 229B, vo vzdialenosti 20 svetelných rokov od Slnka. Točí sa okolo červeného trpaslíka Gliese 229A. Objavy začali nasledovať jeden za druhým. Dodnes je to známeviac ako sto hnedých trpaslíkov.
Rozdiely
Hnedých trpaslíkov nie je ľahké identifikovať, pretože sú v mnohých smeroch podobní planétam a svetelným hviezdam. Vo svojom polomere sa na jeden alebo druhý stupeň priblížia k Jupiteru. Približne rovnaká hodnota tohto parametra zostáva pre celý rozsah hmotností hnedých trpaslíkov. Za takýchto podmienok je mimoriadne ťažké rozlíšiť ich od planét.
Okrem toho nie všetci trpaslíci tohto typu sú schopní podporovať termonukleárne reakcie. Najľahšie z nich (až 13 hmotností Jupitera) sú také chladné, že v ich hĺbke nie sú možné ani procesy využívajúce deutérium. Tie najhmotnejšie sa veľmi rýchlo (v kozmickom meradle - za 10 miliónov rokov) ochladia a stanú sa neschopnými udržiavať termonukleárne reakcie. Vedci používajú dve hlavné metódy na rozlíšenie hnedých trpaslíkov. Prvým je meranie hustoty. Hnedí trpaslíci sa vyznačujú približne rovnakými hodnotami polomeru a objemu, a preto k tomuto typu objektov s najväčšou pravdepodobnosťou patrí kozmické teleso s hmotnosťou 10 Jupiterov a viac.
Druhým spôsobom je detekcia röntgenového a infračerveného žiarenia. Takouto nápadnou vlastnosťou sa nemôžu pochváliť len hnedí trpaslíci, ktorých teplota klesla na planetárnu úroveň (až 1000 K).
Spôsob odlíšenia od svetelných hviezd
Svietidlo s malou hmotnosťou je ďalším objektom, od ktorého môže byť ťažké rozlíšiť hnedého trpaslíka. čo je hviezda? Ide o termonukleárny kotol, kde postupne všetko dohorí.svetelné prvky. Jedným z nich je lítium. Na jednej strane to v hĺbke väčšiny hviezd dosť rýchlo končí. Na druhej strane je pre reakciu s jej účasťou potrebná relatívne nízka teplota. Ukazuje sa, že objekt s lítiovými čiarami v spektre pravdepodobne patrí do triedy hnedých trpaslíkov. Táto metóda má svoje obmedzenia. Lítium je často prítomné v spektre mladých hviezd. Navyše, hnedí trpaslíci dokážu vyčerpať všetky zásoby tohto prvku za obdobie pol miliardy rokov.
Metán môže byť tiež charakteristickým znakom. V záverečných fázach svojho životného cyklu je hnedý trpaslík hviezdou, ktorej teplota umožňuje nahromadiť pôsobivé množstvo. Ostatné svietidlá sa nedokážu ochladiť do takéhoto stavu.
Na rozlíšenie medzi hnedými trpaslíkmi a hviezdami sa meria aj ich jas. Svietidlá na konci svojej existencie stmavnú. Trpaslíci ochladzujú celý „život“. V záverečnej fáze stmavnú natoľko, že si ich nemožno pomýliť s hviezdami.
Hnedí trpaslíci: spektrálny typ
Teplota povrchu opísaných predmetov sa líši v závislosti od hmotnosti a veku. Možné hodnoty sa pohybujú od planetárnych po tie, ktoré sú charakteristické pre najchladnejšie hviezdy triedy M. Z týchto dôvodov boli pre hnedých trpaslíkov pôvodne identifikované dva ďalšie spektrálne typy, L a T. Okrem nich teoreticky existovala aj trieda Y. Dodnes sa potvrdila jeho realita. Zastavme sa pri charakteristikách objektov každej z tried.
Trieda L
Hviezdy patriace do prvého typu spomínaných sa líšia od zástupcov predchádzajúcej triedy M prítomnosťou absorpčných pásov nielen oxidu titaničitého a vanádu, ale aj hydridov kovov. Práve táto vlastnosť umožnila rozlíšiť novú triedu L. V spektre niektorých do nej patriacich hnedých trpaslíkov sa našli aj línie alkalických kovov a jódu. Do roku 2005 bolo objavených 400 takýchto zariadení.
Trieda T
T-trpaslíci sa vyznačujú prítomnosťou metánových pásov v blízkej infračervenej oblasti. Podobné vlastnosti boli predtým nájdené iba u plynných obrov slnečnej sústavy, ako aj u Saturnovho mesiaca Titan. Hydridy FeH a CrH, charakteristické pre L-trpaslíkov, sú v triede T nahradené alkalickými kovmi, ako je sodík a draslík.
Podľa predpokladov vedcov by takéto objekty mali mať relatívne malú hmotnosť – nie viac ako 70 hmotností Jupitera. Hnedí T-trpaslíci sú v mnohých ohľadoch podobní plynovým obrom. Ich charakteristická povrchová teplota sa pohybuje od 700 do 1300 K. Ak takíto hnedí trpaslíci niekedy spadnú do objektívu fotoaparátu, na fotografii sa zobrazia ružovo-modré predmety. Tento efekt je spojený s vplyvom spektier sodíka a draslíka, ako aj molekulárnych zlúčenín.
Trieda Y
Posledný spektrálny typ existuje dlho iba teoreticky. Povrchová teplota takýchto predmetov by mala byť pod 700 K, t.j. 400 ºС. Vo viditeľnom rozsahu nie sú takíto hnedí trpaslíci detekovaní (fotka nebude fungovať vôbec).
Avšak v roku 2011Americkí astrofyzici ohlásili objav niekoľkých podobných studených objektov s teplotami od 300 do 500 K. Jeden z nich, WISE 1541-2250, sa nachádza vo vzdialenosti 13,7 svetelných rokov od Slnka. Druhý, WISE J1828+2650, má povrchovú teplotu 25°C.
Dvojča slnka je hnedý trpaslík
Príbeh o takýchto zaujímavých vesmírnych objektoch by bol neúplný bez zmienky o Hviezde smrti. Tak sa volá hypoteticky existujúce dvojča Slnka, podľa predpokladov niektorých vedcov, nachádzajúce sa vo vzdialenosti 50-100 astronomických jednotiek od neho, mimo Oortovho oblaku. Podľa astrofyzikov je údajným objektom pár nášho svietidla a prechádza okolo Zeme každých 26 miliónov rokov.
Hypotéza súvisí s predpokladom paleontológov Davida Raupa a Jacka Sepkowského o pravidelnom masovom vymieraní biologických druhov na našej planéte. Bolo vyjadrené v roku 1984. Vo všeobecnosti je teória dosť kontroverzná, ale existujú argumenty v jej prospech.
Hviezda smrti je jedným z možných vysvetlení týchto vyhynutí. Podobný predpoklad vznikol súčasne v dvoch rôznych skupinách astronómov. Podľa ich výpočtov by sa dvojča Slnka malo pohybovať po značne predĺženej dráhe. Keď sa približuje k nášmu svietidlu, ruší kométy, ktoré vo veľkom počte „obývajú“Oortov oblak. V dôsledku toho sa zvyšuje počet ich zrážok so Zemou, čo vedie k smrti organizmov.
"Hviezda smrti" alebo Nemesis, asnazýva sa aj, môže to byť hnedý, biely alebo červený trpaslík. Dodnes sa však nenašli žiadne predmety vhodné na túto úlohu. Existujú návrhy, že v zóne Oortovho oblaku sa nachádza zatiaľ neznáma obrovská planéta, ktorá ovplyvňuje dráhy komét. Priťahuje ľadové bloky k sebe, čím zabraňuje ich možnej kolízii so Zemou, čiže vôbec nepôsobí ako hypotetická Hviezda smrti. Neexistuje však žiadny dôkaz o existencii planéty Tyche (teda sestry Nemesis).
Hnedí trpaslíci sú pre astronómov relatívne nové objekty. Stále je o nich potrebné získať a analyzovať množstvo informácií. Už dnes sa predpokladá, že takéto objekty môžu byť spoločníkmi mnohých známych hviezd. Ťažkosti pri výskume a odhaľovaní tohto typu trpaslíkov nastavujú novú vysokú latku pre vedecké vybavenie a teoretické porozumenie.
