Что представляет собой астрономический объект "коричневый карлик" и чем он отличается от звезд и от планет
Если вас вдруг кто-то попросит перечислить основные виды небесных тел, которые можно встретить в космическом пространстве, что вы ответите? Первое, что вспоминается из уроков астрономии, – это звезды и планеты. А еще – кометы и астероиды. Но мало, кто из нас вспомнит, что есть среди небесных тел такие интересные астрономические объекты, как коричневые карлики. Чем же они примечательны и почему получили такое необычное название?
Коричневые карлики – это так называемые субзвездные объекты, которые по физическим характеристикам представляют собой нечто среднее между звездами и планетами. Коричневые карлики более массивны, чем планеты, но имеют меньшую массу, чем звезды: в среднем их масса составляет от 13 до 80 масс Юпитера и от 0,013 до 0,075 масс Солнца. Размеры коричневых карликов сопоставимы с размерами планет-гигантов. Радиус самых маленьких представителей этих небесных тел может быть меньше, чем у Юпитера.
В отличие от планет, коричневые карлики способны поддерживать термоядерные реакции в своих недрах. Однако в результате этих реакций выделяется значительно меньше энергии, чем при термоядерных реакциях, происходящих в недрах звезд. Поэтому коричневые карлики обладают очень невысокой светимостью (менее 0,04 солнечной), а температура их поверхности составляет всего от 300 до 2800 К (для сравнения температура поверхности Солнца равна 5780 К). Излучение, генерируемое этими небесными телами, находится в основном в инфракрасном диапазоне. А их видимый цвет – темно-красный или даже коричневатый, из-за чего они и получили свое название.
Коричневые карлики в основном формируются подобно звездам: путем гравитационного коллапса молекулярных облаков. Хотя есть предположение, что легкие коричневые карлики образуются, как и планеты, в массивных околозвездных протопланетных дисках.
В недрах коричневых карликов, как и в недрах звезд, могут происходить некоторые термоядерные реакции. В первую очередь это горение дейтерия, которое характерно даже для самых легких коричневых карликов. Если же масса небесного тела составляет хотя бы 0,055 – 0,06 солнечной, то в его недрах возможна также реакция горения лития. Но дейтерий и литий – достаточно редкие химические вещества, запасы которых быстро иссякают в процессе термоядерных реакций. Самые массивные коричневые карлики (масса превышает 0,06 солнечной) способны даже сжигать водород, но прекращаются эти термоядерные реакции по сравнению со звездными очень быстро. После исчерпания источников энергии коричневые карлики начинают тускнеть, возможно, в конце своего жизненного цикла превращаясь, как и солнцеподобные звезды, в черные карлики.
Многие коричневые карлики имеют атмосферу, где при сравнительно низких температурах (менее 2500 К) могут образовываться облака, по внешнему виду очень похожие на те, которые мы наблюдаем у Юпитера. В целом в этих атмосферах возможны такие же метеорологические явления, как и в атмосферах планет-гигантов.
В отличие от планет, коричневые карлики способны поддерживать термоядерные реакции в своих недрах. Однако в результате этих реакций выделяется значительно меньше энергии, чем при термоядерных реакциях, происходящих в недрах звезд. Поэтому коричневые карлики обладают очень невысокой светимостью (менее 0,04 солнечной), а температура их поверхности составляет всего от 300 до 2800 К (для сравнения температура поверхности Солнца равна 5780 К). Излучение, генерируемое этими небесными телами, находится в основном в инфракрасном диапазоне. А их видимый цвет – темно-красный или даже коричневатый, из-за чего они и получили свое название.
Коричневые карлики в основном формируются подобно звездам: путем гравитационного коллапса молекулярных облаков. Хотя есть предположение, что легкие коричневые карлики образуются, как и планеты, в массивных околозвездных протопланетных дисках.
В недрах коричневых карликов, как и в недрах звезд, могут происходить некоторые термоядерные реакции. В первую очередь это горение дейтерия, которое характерно даже для самых легких коричневых карликов. Если же масса небесного тела составляет хотя бы 0,055 – 0,06 солнечной, то в его недрах возможна также реакция горения лития. Но дейтерий и литий – достаточно редкие химические вещества, запасы которых быстро иссякают в процессе термоядерных реакций. Самые массивные коричневые карлики (масса превышает 0,06 солнечной) способны даже сжигать водород, но прекращаются эти термоядерные реакции по сравнению со звездными очень быстро. После исчерпания источников энергии коричневые карлики начинают тускнеть, возможно, в конце своего жизненного цикла превращаясь, как и солнцеподобные звезды, в черные карлики.
Многие коричневые карлики имеют атмосферу, где при сравнительно низких температурах (менее 2500 К) могут образовываться облака, по внешнему виду очень похожие на те, которые мы наблюдаем у Юпитера. В целом в этих атмосферах возможны такие же метеорологические явления, как и в атмосферах планет-гигантов.
Существование коричневых карликов теоретически предсказал еще в 1963 году астрофизик индийского происхождения Шив Кумар, который исследовал эволюцию звезд массой менее 0,1 солнечной. Он обнаружил, что существует минимальное значение массы (0,07 – 0,09 солнечной), при котором звезда способна длительное время поддерживать реакцию горения водорода. А значит, в недрах звездоподобных объектов, обладающих меньшей массой, термоядерные реакции должны иметь несколько другой характер. Такие небесные тела Кумар предложил называть «черными карликами», но этот термин уже использовался для других объектов. Поскольку цвет коричневых карликов темно-красный, то им бы больше всего подошло название «красный карлик», но оно тоже уже было занято. Поступали предложения назвать эти небесные тела «инфракрасными карликами» или «экстремально красными карликами», но они не получили распространение в научной среде. В результате название «коричневый карлик», которое сохранилось до наших дней, ввела в 1975 году американский астроном Джилл Тартер.
Систематические поиски коричневых карликов были безуспешными до середины 1990-х годов. Астрономы обнаружили несколько объектов-кандидатов, но ни один из них не был подтверждён. Поэтому долгое время существование коричневых карликов подвергалось сомнению и было предметом научных споров. И вот наконец, в 1995 году было открыто несколько коричневых карликов и научно подтверждено их существование. Один из них – Глизе 229 В, который является спутником красного карлика Глизе 229 А. Именно его принято считать первым открытым и научно подтвержденным коричневым карликом. С тех пор ученые открыли еще более 11 000 подобных астрономических объектов, большинство из которых удалось обнаружить при исследовании космического пространства в инфракрасном диапазоне излучения. Ученые предполагают, что количество коричневых карликов во Вселенной сопоставимо с количеством звезд.
В настоящее время научно доказано, что вокруг коричневых карликов, как и вокруг звезд, могут вращаться планеты. Некоторое количество таких экзопланет уже открыто астрономами. Не исключено, что часть из них находится в так называемой «обитаемой зоне», где возможно присутствие воды в жидком состоянии, а значит, и существование некоторых форм жизни. Для создания таких условий коричневый карлик должен быть достаточно массивным (превышать по массе Юпитер не менее, чем в 40 раз), поскольку легкие коричневые карлики быстро тускнеют и их планеты оказываются вне зоны обитаемости за время, недостаточное для развития жизни.
Систематические поиски коричневых карликов были безуспешными до середины 1990-х годов. Астрономы обнаружили несколько объектов-кандидатов, но ни один из них не был подтверждён. Поэтому долгое время существование коричневых карликов подвергалось сомнению и было предметом научных споров. И вот наконец, в 1995 году было открыто несколько коричневых карликов и научно подтверждено их существование. Один из них – Глизе 229 В, который является спутником красного карлика Глизе 229 А. Именно его принято считать первым открытым и научно подтвержденным коричневым карликом. С тех пор ученые открыли еще более 11 000 подобных астрономических объектов, большинство из которых удалось обнаружить при исследовании космического пространства в инфракрасном диапазоне излучения. Ученые предполагают, что количество коричневых карликов во Вселенной сопоставимо с количеством звезд.
В настоящее время научно доказано, что вокруг коричневых карликов, как и вокруг звезд, могут вращаться планеты. Некоторое количество таких экзопланет уже открыто астрономами. Не исключено, что часть из них находится в так называемой «обитаемой зоне», где возможно присутствие воды в жидком состоянии, а значит, и существование некоторых форм жизни. Для создания таких условий коричневый карлик должен быть достаточно массивным (превышать по массе Юпитер не менее, чем в 40 раз), поскольку легкие коричневые карлики быстро тускнеют и их планеты оказываются вне зоны обитаемости за время, недостаточное для развития жизни.
