Коричневый карлик

Открытие

О том, что стало известно как коричневые карлики, заговорили в 1960-х годах. Были предложены альтернативные названия коричневых карликов, включая планетарные и субзвездные. В течение десятилетий они оставались гипотетическими.

Ранние теории предполагали, что объект массой менее 0,09 солнечной массы никогда не пройдет через нормальную звездную эволюцию. Открытие сжигания дейтерия до 0,012 солнечных масс и влияние образования пыли в холодных внешних атмосферах коричневых карликов в конце 1980-х годов поставило эти теории под сомнение. Однако такие объекты было трудно обнаружить, поскольку они почти не излучают видимого света. Их самое сильное излучение находится в инфракрасном (ИК) спектре, а наземные ИК-детекторы в то время были слишком неточными, чтобы легко идентифицировать какие-либо коричневые карлики.

В течение многих лет попытки открыть коричневые карлики были бесплодными. Однако в 1988 году была обнаружена звезда GD 165B, которая не проявила ни одной из характеристик, ожидаемых от звезды с малой массой красного карлика. Сегодня GD 165B признан прототипом класса объектов, которые сейчас называют "L-карликами". Хотя в то время открытие самого холодного карлика имело большое значение, в то время велись споры о том, следует ли классифицировать GD 165B как коричневый карлик или просто как звезду с очень низкой массой, поскольку с наблюдательной точки зрения очень трудно провести различие между ними.

Вскоре после открытия GD 165B появились сообщения о других кандидатах в коричневые карлики. Однако большинство из них не оправдали своей кандидатуры, поскольку отсутствие лития показало, что они являются звездными объектами. Настоящие звезды сжигают свой литий в течение чуть более 100 миллионов лет, в то время как коричневые карлики этого не делают. Смущает то, что коричневые карлики имеют температуру и светимость, сходные с некоторыми настоящими звездами. Другими словами, обнаружение лития в атмосфере объекта означает, что если его возраст превышает 100 млн лет, то это коричневый карлик.

В 1994/5 году изучение коричневых карликов изменилось с открытием двух определенных субзвездных объектов (Тейде 1 и Gliese 229B).

Первый подтвержденный коричневый карлик был открыт в 1994 году. Этот объект назвали Тейде 1, и он был обнаружен в открытом скоплении Плеяды. На первой странице того номера журнала Nature была помещена заметка "Открыты коричневые карлики, официально". Расстояние, химический состав и возраст Тейде 1 были установлены благодаря тому, что он находится в молодом звездном скоплении Плеяды. Масса Тейде 1 в 55 раз превышает массу Юпитера и явно ниже предела звездной массы.

Более примечательной была Gliese 229B, температура и светимость которой оказались значительно ниже звездного диапазона. Примечательно, что в ее ближнем инфракрасном спектре четко видна полоса поглощения метана в области 2 микрометров, что ранее наблюдалось только в атмосферах планет-гигантов и луны Сатурна - Титана. Это открытие помогло установить еще один спектральный класс, еще более холодный, чем L-карлики, известный как "T-карлики", прототипом которого является Gliese 229B.

Коричневый карлик массой менее 65 масс Юпитера не способен сжечь литий в результате термоядерного синтеза ни в какой момент своей эволюции. Высококачественные спектральные данные показали, что Тейде-1 сохранила первоначальное количество лития исходного молекулярного облака, из которого сформировались звезды Плеяд. Это доказало отсутствие термоядерного синтеза в ее ядре.

В течение некоторого времени Тейде-1 считался самым маленьким объектом за пределами Солнечной системы, который был идентифицирован прямым наблюдением. С тех пор было идентифицировано более 1800 коричневых карликов. Некоторые из них находятся очень близко к Земле, например, Epsilon Indi Ba и Bb, пара коричневых карликов, гравитационно связанных с солнцеподобной звездой на расстоянии около 12 световых лет от Солнца, и WISE 1049-5319 - бинарная система коричневых карликов на расстоянии около 6,5 световых лет.

Художественное изображение Y-карлика


Художественное изображение Т-карлика


Художественное изображение L-карлика

Вопросы

Уже несколько лет ведутся споры о том, какой критерий использовать для определения разделения между коричневым карликом с очень низкой массой и планетой-гигантом (~13 масс Юпитера). Одна школа мысли основывается на образовании, а другая - на внутренней физике.