Čím více teoretických znalostí a technických schopností vědci získají, tím více objevů učiní. Zdálo by se, že všechny vesmírné objekty jsou již známé a je třeba pouze vysvětlit jejich vlastnosti. Pokaždé, když však astrofyziky napadne taková myšlenka, vesmír jim nabídne další překvapení. Často se však takové inovace předpovídají teoreticky. Mezi tyto objekty patří hnědí trpaslíci. Do roku 1995 existovaly pouze na špičce pera.
Pojďme se seznámit
Hnědí trpaslíci jsou spíše neobvyklé hvězdy. Všechny jejich hlavní parametry se velmi liší od charakteristik známých svítidel, existují však podobnosti. Přísně vzato, hnědý trpaslík je subhvězdný objekt, zaujímá mezipolohu mezi skutečnými svítidly a planetami. Tato kosmická tělesa mají relativně malou hmotnost - od 12,57 do 80,35 analogického parametru Jupiteru. V jejich útrobách, stejně jako v centrechjiných hvězd probíhají termonukleární reakce. Rozdíl mezi hnědými trpaslíky je extrémně nevýznamná role vodíku v tomto procesu. Takové hvězdy využívají jako palivo deuterium, bor, lithium a berylium. „Palivo“dochází poměrně rychle a hnědý trpaslík začíná chladnout. Po dokončení tohoto procesu se z něj stane objekt podobný planetě. Hnědí trpaslíci jsou tedy hvězdy, které nikdy nespadají do hlavní posloupnosti Hertzsprung-Russellova diagramu.
Neviditelní poutníci
Tyto zajímavé objekty se vyznačují několika dalšími pozoruhodnými vlastnostmi. Jsou to putující hvězdy, které nejsou spojeny s žádnou galaxií. Teoreticky mohou taková vesmírná tělesa brouzdat vesmírem po mnoho milionů let. Jednou z jejich nejvýznamnějších vlastností je však téměř úplná absence záření. Není možné si všimnout takového objektu bez použití speciálního vybavení. Astrofyzici neměli dost dlouho vhodné vybavení.
První objevy
Nejsilnější záření hnědých trpaslíků dopadá do infračervené spektrální oblasti. Pátrání po takových stopách bylo korunováno úspěchem v roce 1995, kdy byl objeven první takový objekt, Teide 1. Patří do spektrální třídy M8 a nachází se v kupě Plejády. Ve stejném roce byla objevena další taková hvězda, Gliese 229B, ve vzdálenosti 20 světelných let od Slunce. Točí se kolem červeného trpaslíka Gliese 229A. Objevy začaly následovat jeden za druhým. K dnešnímu dni je to známopřes sto hnědých trpaslíků.
Rozdíly
Hnědé trpaslíky není snadné identifikovat kvůli jejich podobnosti v mnoha ohledech s planetami a světelnými hvězdami. Ve svém poloměru se na ten či onen stupeň přibližují k Jupiteru. Přibližně stejná hodnota tohoto parametru zůstává pro celý rozsah hmotností hnědých trpaslíků. Za takových podmínek je extrémně obtížné je odlišit od planet.
Kromě toho ne všichni trpaslíci tohoto typu jsou schopni podporovat termonukleární reakce. Nejlehčí z nich (až 13 hmotností Jupiteru) jsou tak chladné, že v jejich hloubkách jsou nemožné i procesy využívající deuterium. Ty nejhmotnější velmi rychle (v kosmickém měřítku - za 10 milionů let) vychladnou a také se stanou neschopnými udržovat termonukleární reakce. K rozlišení hnědých trpaslíků používají vědci dvě hlavní metody. První je měření hustoty. Hnědí trpaslíci se vyznačují přibližně stejnými hodnotami poloměru a objemu, a proto k tomuto typu objektů s největší pravděpodobností patří kosmické těleso o hmotnosti 10 Jupiterů a více.
Druhým způsobem je detekce rentgenového a infračerveného záření. Jen hnědí trpaslíci, jejichž teplota klesla na planetární úroveň (až 1000 K), se nemohou pochlubit tak nápadnou charakteristikou.
Jak se odlišit od světelných hvězd
Svítidlo s malou hmotností je dalším objektem, od kterého může být obtížné rozeznat hnědého trpaslíka. co je hvězda? Jedná se o termonukleární kotel, kde vše postupně dohoří.světelné prvky. Jedním z nich je lithium. Na jednu stranu to v hloubi většiny hvězd dost rychle končí. Na druhou stranu je pro reakci s její účastí nutná relativně nízká teplota. Ukazuje se, že objekt s lithiovými čarami ve spektru pravděpodobně patří do třídy hnědých trpaslíků. Tato metoda má svá omezení. Lithium je často přítomno ve spektru mladých hvězd. Navíc hnědí trpaslíci mohou vyčerpat všechny zásoby tohoto prvku během půl miliardy let.
Methan může být také charakteristickým znakem. V závěrečných fázích svého životního cyklu je hnědý trpaslík hvězdou, jejíž teplota mu umožňuje akumulovat působivé množství. Ostatní svítidla se nemohou do takového stavu ochladit.
Pro rozlišení mezi hnědými trpaslíky a hvězdami se měří také jejich jas. Svítidla na konci své existence ztmavnou. Trpaslíci ochlazují veškerý „život“. V závěrečných fázích ztmavnou tak, že si je nelze splést s hvězdami.
Hnědí trpaslíci: spektrální typ
Povrchová teplota popsaných objektů se liší v závislosti na hmotnosti a stáří. Možné hodnoty se pohybují od planetárních až po ty charakteristické pro nejchladnější hvězdy třídy M. Z těchto důvodů byly pro hnědé trpaslíky původně identifikovány dva další spektrální typy, L a T. Kromě nich teoreticky existovala i třída Y. Dodnes se potvrdila jeho realita. Pojďme se zastavit u vlastností objektů každé z tříd.
Třída L
Hvězdy patřící do prvního typu z uvedených se liší od zástupců předchozí třídy M přítomností absorpčních pásů nejen oxidu titanu a vanadu, ale také hydridů kovů. Právě tato vlastnost umožnila odlišit novou třídu L. Ve spektru některých do ní patřících hnědých trpaslíků byly také nalezeny linie alkalických kovů a jódu. Do roku 2005 bylo objeveno 400 takových zařízení.
Třída T
T-trpaslíci se vyznačují přítomností metanových pásů v blízké infračervené oblasti. Podobné vlastnosti byly dříve nalezeny pouze u plynných obrů sluneční soustavy a také u Saturnova měsíce Titanu. Hydridy FeH a CrH, charakteristické pro L-trpaslíky, jsou ve třídě T nahrazovány alkalickými kovy, jako je sodík a draslík.
Podle předpokladů vědců by takové objekty měly mít relativně malou hmotnost – ne více než 70 hmotností Jupiteru. Hnědí T-trpaslíci jsou v mnoha ohledech podobní plynným obrům. Jejich charakteristická povrchová teplota se pohybuje od 700 do 1300 K. Pokud takoví hnědí trpaslíci někdy spadnou do objektivu fotoaparátu, na fotografii budou vidět růžovomodré předměty. Tento efekt je spojen s vlivem spekter sodíku a draslíku a také molekulárních sloučenin.
Třída Y
Poslední spektrální typ dlouho existoval pouze teoreticky. Povrchová teplota takových předmětů by měla být nižší než 700 K, tedy 400 ºС. Ve viditelné oblasti nejsou takoví hnědí trpaslíci detekováni (fotka nebude vůbec fungovat).
V roce 2011 všakAmeričtí astrofyzici oznámili objev několika podobných studených objektů s teplotami v rozmezí 300 až 500 K. Jeden z nich, WISE 1541-2250, se nachází ve vzdálenosti 13,7 světelných let od Slunce. Druhý, WISE J1828+2650, má povrchovou teplotu 25 °C.
Dvojče slunce je hnědý trpaslík
Příběh o tak zajímavých vesmírných objektech by bez zmínky o Hvězdě smrti nebyl úplný. Tak se jmenuje hypoteticky existující dvojče Slunce, podle předpokladů některých vědců, nacházející se ve vzdálenosti 50-100 astronomických jednotek od něj, mimo Oortův oblak. Podle astrofyziků je údajným objektem dvojice našeho svítidla a prochází kolem Země každých 26 milionů let.
Hypotéza souvisí s předpokladem paleontologů Davida Raupa a Jacka Sepkowského o periodickém masovém vymírání biologických druhů na naší planetě. To bylo vyjádřeno v roce 1984. Obecně je teorie spíše kontroverzní, ale existují argumenty v její prospěch.
Hvězda smrti je jedním z možných vysvětlení těchto vymírání. Podobný předpoklad vyvstal současně u dvou různých skupin astronomů. Podle jejich výpočtů by se dvojče Slunce mělo pohybovat po vysoce protáhlé dráze. Když se přiblíží k našemu svítidlu, vyruší komety, ve velkém počtu „obývající“Oortův oblak. V důsledku toho se zvyšuje počet jejich srážek se Zemí, což vede ke smrti organismů.
"Hvězda smrti" nebo Nemesis, astaké se mu říká, může to být hnědý, bílý nebo červený trpaslík. Dodnes však nebyly nalezeny žádné předměty vhodné pro tuto roli. Existují domněnky, že v zóně Oortova oblaku se nachází dosud neznámá obří planeta, která ovlivňuje dráhy komet. Přitahuje k sobě ledové bloky, čímž zabraňuje jejich případné srážce se Zemí, to znamená, že vůbec nepůsobí jako hypotetická Hvězda smrti. Neexistuje však žádný důkaz o existenci planety Tyche (tedy sestry Nemesis).
Hnědí trpaslíci jsou pro astronomy relativně nové objekty. Stále je o nich potřeba získat a analyzovat mnoho informací. Již dnes se předpokládá, že takové objekty mohou být společníky mnoha známých hvězd. Obtíže spojené s výzkumem a odhalováním tohoto typu trpaslíků nastavují novou vysokou laťku pro vědecké vybavení a teoretické porozumění.
