Barna törpe
A barna törpe olyan objektum, amely ugyanolyan anyagokból áll, mint a csillagok, de nincs elég tömege a hidrogénfúzióhoz (a hidrogénatomok héliumatommá történő egyesüléséhez). A magfúzió az, ami a csillagokat izzóvá teszi. A barna törpéknek nincs elég tömegük ehhez, ezért nem tartoznak a hagyományos csillagok közé. Másrészt viszont nem is szabályos óriásbolygók, mert izzanak. Úgy gondolják, hogy sok van belőlük, de keveset találtak belőlük, mert az abszolút nagyságuk kicsi.
Tömegük a legnehezebb gázóriások és a legkönnyebb csillagok között van, felső határuk a Jupiter tömegének 75-80-szorosa (M )J. A JM-nél nagyobb tömegű barna törpékről feltételezik, hogy deutériumot, a ~65 M Jfölöttiek pedig lítiumot is fuzionálnak.
Nevük ellenére a legtöbb barna törpe emberi szemmel magenta színűnek tűnik. A legközelebbi ismert barna törpe a 6,5 fényévre lévő WISE 1049-5319, amely egy 2013-ban felfedezett barna törpékből álló kettős rendszer.
A kisebb objektum a Gliese 229B, amely a Jupiter tömegének 20-50-szerese, és a Gliese 229 csillag körül kering. A Lepus csillagképben található, körülbelül 19 fényévre a Földtől.
Discovery
Az 1960-as években kezdtek beszélni a barna törpékről. A barna törpékre alternatív neveket javasoltak, többek között planetar és substar. Évtizedekig hipotetikusak maradtak.
A korai elméletek szerint a 0,09 naptömegnél kisebb tömegű objektumok soha nem mennek keresztül a normális csillagfejlődésen. A deutérium-égés felfedezése 0,012 naptömegig, valamint a barna törpék hűvös külső légkörében történő porképződés hatása az 1980-as évek végén megkérdőjelezte ezeket az elméleteket. Az ilyen objektumokat azonban nehéz volt megtalálni, mert szinte egyáltalán nem bocsátanak ki látható fényt. A legerősebb sugárzásuk az infravörös (IR) spektrumban van, és a földi IR-detektorok akkoriban még túl pontatlanok voltak ahhoz, hogy könnyen azonosítani tudjanak barna törpéket.
A barna törpék felfedezésére tett erőfeszítések sok éven át eredménytelenek voltak. 1988-ban azonban felfedezték a GD 165B-t, amely nem mutatta a kis tömegű vörös törpecsillagoktól elvárt jellemzők egyikét sem. Ma a GD 165B-t az "L-törpéknek" nevezett objektumok osztályának prototípusaként ismerik el. Bár a leghűvösebb törpe felfedezése akkoriban nagy jelentőséggel bírt, vitatott volt, hogy a GD 165B-t barna törpének vagy egyszerűen csak nagyon kis tömegű csillagnak kell-e minősíteni, mivel megfigyelési szempontból nagyon nehéz különbséget tenni a kettő között.
Nem sokkal a GD 165B felfedezése után más barna törpejelöltekről is beszámoltak. A legtöbbjük azonban nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket, mert a lítium hiánya miatt csillagszerű objektumoknak bizonyultak. A valódi csillagok valamivel több mint 100 millió év alatt (my) elégetik a lítiumot, míg a barna törpék nem. Zavaró módon a barna törpék hőmérséklete és fényessége hasonló néhány valódi csillagéhoz. Más szóval, a lítium kimutatása egy objektum légkörében azt jelenti, hogy ha az objektum 100 my-nál idősebb, akkor barna törpéről van szó.
1994/5-ben a barna törpék tanulmányozása két határozott csillagközi objektum (Teide 1 és Gliese 229B) felfedezésével megváltozott.
Az első megerősített barna törpét 1994-ben fedezték fel. Az objektumot Teide 1 néven emlegették, és a Plejádok nyílt halmazában találták meg. A Nature az akkori szám címlapján kiemelte: "Barna törpéket fedeztek fel, hivatalosan". A Teide 1 távolságát, kémiai összetételét és korát azért állapították meg, mert a fiatal Plejádok csillaghalmazban található. A Teide 1 tömege 55-ször nagyobb, mint a Jupiteré, és egyértelműen a csillagtömeg-határérték alatt van.
Figyelemre méltóbb volt a Gliese 229B, amelynek hőmérséklete és fényessége jóval a csillagászati tartomány alatt volt. Figyelemre méltó, hogy a közeli infravörös spektrumában 2 mikrométernél egyértelműen kimutatható volt egy metánelnyelési sáv, amit korábban csak az óriásbolygók és a Szaturnusz Titán holdjának légkörében figyeltek meg. Ez a felfedezés hozzájárult egy újabb, az L-törpéknél is hűvösebb színképi osztály, a T-törpék létrehozásához, amelyeknek a Gliese 229B a prototípusa.
A 65 Jupiter tömeg alatti barna törpék nem képesek lítiumot égetni termonukleáris fúzióval a fejlődésük során. A kiváló minőségű színképi adatok azt mutatták, hogy a Teide 1 megőrizte az eredeti molekulafelhő eredeti lítiummennyiségét, amelyből a Plejádok csillagai keletkeztek. Ez bizonyította a magjában a termonukleáris fúzió hiányát.
A Teide 1 egy ideig a Naprendszeren kívüli legkisebb objektumnak számított, amelyet közvetlen megfigyeléssel azonosítottak. Azóta több mint 1800 barna törpét azonosítottak. Némelyikük nagyon közel van a Földhöz, mint például az Epsilon Indi Ba és Bb, amely egy napszerű csillaghoz gravitációsan kötött barna törpepár, mintegy 12 fényévre a Naptól, vagy a WISE 1049-5319, amely egy barna törpékből álló kettős rendszer, mintegy 6,5 fényévre.
Egy L-törpe művészi lenyomata
Egy T-törpe művészi lenyomata
Egy Y-törpe művészi lenyomata
Kérdések
Néhány éve vita folyik arról, hogy milyen kritériumot használjunk a nagyon kis tömegű barna törpék és az óriásbolygók (~13 Jupiter tömegűek) közötti különbség meghatározására. Az egyik iskola a keletkezésen, a másik a belső fizikán alapul.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a barna törpe?
A: A barna törpe olyan objektum, amely ugyanolyan anyagokból áll, mint a csillagok, de nincs elég tömegük a hidrogénfúzióhoz, ami a csillagokat izzóvá teszi, vagyis nem szabályos csillagok.
K: Miért nem tekintik a barna törpéket szabályos óriásbolygóknak?
V: A barna törpéket azért nem tekintik szabályos óriásbolygóknak, mert világítanak, ami nem jellemző az óriásbolygókra.
K: Miért nehéz megtalálni a barna törpéket?
V: A barna törpéket nehéz megtalálni, mert kicsi az abszolút fényességük, annak ellenére, hogy sok van belőlük.
K: Milyen tartományban mozog egy barna törpe tömege?
V: A barna törpék tömege a legnehezebb gázóriások és a legkönnyebb csillagok között mozog, a felső határ a Jupiter tömegének 75-80-szorosa körül van.
K: Mi történik, ha egy barna törpe tömege meghaladja a 13 MJ-t?
V: Amikor egy barna törpe deutériumot fuzionál, akkor feltételezhetően 13 MJ feletti tömegű.
K: Mi történik, ha egy barna törpe tömege meghaladja a ~65 MJ-t?
V: A ~65 MJ feletti tömegű barna törpékről feltételezhető, hogy lítiumot is fuzionálnak.
K: Milyen színűnek tűnik a legtöbb barna törpe az emberi szem számára?
V: Annak ellenére, hogy "barna" törpéknek nevezik őket, a legtöbbjük az emberi szem számára magenta színűnek tűnik.
