Hnedý trpaslík
Hnedý trpaslík je objekt, ktorý sa skladá z rovnakých látok ako hviezdy, ale nemá dostatočnú hmotnosť na vodíkovú syntézu (spájanie atómov vodíka na atómy hélia). Jadrová fúzia je to, čo spôsobuje, že hviezdy žiaria. Hnedí trpaslíci nie sú dostatočne hmotní na to, aby sa to dalo uskutočniť, takže nie sú bežnými hviezdami. Na druhej strane nie sú ani bežnými obrími planétami, pretože žiaria. Predpokladá sa, že ich je veľa, ale našlo sa ich málo, pretože ich absolútna veľkosť je malá.
Ich hmotnosť sa pohybuje medzi najťažšími plynnými obrami a najľahšími hviezdami, pričom ich horná hranica je približne 75- až 80-násobok hmotnosti Jupitera (M J). Predpokladá sa, že u hnedých trpaslíkov s hmotnosťou väčšou ako 13 M Jdochádza k taveniu deutéria a u trpaslíkov s hmotnosťou nad ~65 M J, aj k taveniu lítia.
Napriek svojmu názvu sa väčšina hnedých trpaslíkov javí ľudskému oku ako purpurové. Najbližší známy hnedý trpaslík je WISE 1049-5319 vzdialený asi 6,5 svetelného roka, binárny systém hnedých trpaslíkov objavený v roku 2013.
Menším objektom je Gliese 229B s hmotnosťou približne 20 až 50-krát väčšou ako Jupiter, ktorý obieha okolo hviezdy Gliese 229. Nachádza sa v súhvezdí Lepa, asi 19 svetelných rokov od Zeme.
Objavenie
O tzv. hnedých trpaslíkoch sa začalo hovoriť v 60. rokoch 20. storočia. Boli navrhnuté alternatívne názvy hnedých trpaslíkov, vrátane planetárnych a subhviezdnych. Celé desaťročia zostávali hypotetické.
Prvé teórie predpokladali, že objekt s hmotnosťou menšou ako 0,09 hmotnosti Slnka nikdy neprejde normálnym hviezdnym vývojom. Objav deutériového horenia až do hmotnosti 0,012 Slnka a vplyv tvorby prachu v chladných vonkajších atmosférach hnedých trpaslíkov koncom 80. rokov 20. storočia tieto teórie spochybnil. Takéto objekty však bolo ťažké nájsť, pretože nevyžarujú takmer žiadne viditeľné svetlo. Ich najsilnejšie emisie sú v infračervenom (IR) spektre a pozemské IR detektory boli v tom čase príliš nepresné na to, aby mohli ľahko identifikovať nejakého hnedého trpaslíka.
Dlhé roky boli snahy o objavenie hnedých trpaslíkov bezvýsledné. V roku 1988 však bola objavená hviezda GD 165B, ktorá nevykazovala žiadne z očakávaných vlastností červeného trpaslíka s nízkou hmotnosťou. Dnes sa GD 165B považuje za prototyp triedy objektov, ktoré sa dnes nazývajú "trpaslíci L". Hoci objav najchladnejšieho trpaslíka bol v tom čase veľmi významný, diskutovalo sa o tom, či GD 165B bude klasifikovaný ako hnedý trpaslík alebo jednoducho ako hviezda s veľmi nízkou hmotnosťou, pretože pozorovateľsky je veľmi ťažké ich od seba odlíšiť.
Krátko po objavení GD 165B boli ohlásení ďalší kandidáti na hnedého trpaslíka. Väčšina z nich však svoju kandidatúru nesplnila, pretože neprítomnosť lítia ukázala, že ide o hviezdne objekty. Pravé hviezdy spália svoje lítium v priebehu niečo vyše 100 miliónov rokov (my), zatiaľ čo hnedé trpaslíky nie. Mätúce je, že hnedé trpaslíky majú teplotu a svietivosť podobnú niektorým pravým hviezdam. Inými slovami, detekcia lítia v atmosfére objektu znamená, že ak je starší ako 100 my, ide o hnedého trpaslíka.
V rokoch 1994/5 sa štúdium hnedých trpaslíkov zmenilo objavom dvoch definitívnych subhviezdnych objektov (Teide 1 a Gliese 229B).
Prvý potvrdený hnedý trpaslík bol objavený v roku 1994. Tento objekt nazvali Teide 1 a našli ho v otvorenej hviezdokopě Plejády. Časopis Nature na titulnej strane tohto čísla zdôraznil "Hnedý trpaslík objavený, oficiálne". Vzdialenosť, chemické zloženie a vek Teide 1 sa podarilo určiť vďaka tomu, že sa nachádza v mladej hviezdokope Plejády. Hmotnosť Teide 1 je 55-krát väčšia ako hmotnosť Jupitera a je jasne pod hranicou hviezdnej hmotnosti.
Pozoruhodnejšia bola Gliese 229B, u ktorej sa zistilo, že jej teplota a svietivosť sú hlboko pod hranicou hviezdneho rozsahu. Pozoruhodné je, že v jej spektre v blízkej infračervenej oblasti sa zreteľne prejavilo absorpčné pásmo metánu na úrovni 2 mikrometrov, čo sa predtým pozorovalo len v atmosférach obriech planét a Saturnovho mesiaca Titan. Tento objav pomohol vytvoriť ďalšiu spektrálnu triedu, ešte chladnejšiu ako L trpaslíci, známu ako "T trpaslíci", ktorej prototypom je Gliese 229B.
Hnedý trpaslík s hmotnosťou pod 65 Jupiterov nie je schopný spaľovať lítium termonukleárnou fúziou v žiadnom okamihu svojho vývoja. Vysokokvalitné spektrálne údaje ukázali, že Teide 1 si zachoval pôvodné množstvo lítia z pôvodného molekulárneho oblaku, z ktorého vznikli hviezdy Plejád. To dokázalo absenciu termonukleárnej fúzie v jej jadre.
Teide 1 bol istý čas považovaný za najmenší objekt mimo slnečnej sústavy, ktorý bol identifikovaný priamym pozorovaním. Odvtedy bolo identifikovaných viac ako 1800 hnedých trpaslíkov. Niektoré z nich sú veľmi blízko Zeme, napríklad Epsilon Indi Ba a Bb, dvojica hnedých trpaslíkov gravitačne viazaná na hviezdu podobnú Slnku vo vzdialenosti asi 12 svetelných rokov od Slnka, a WISE 1049-5319, binárny systém hnedých trpaslíkov vo vzdialenosti asi 6,5 svetelných rokov.
Umelecký dojem trpaslíka L
Umelecký dojem trpaslíka T
Umelecký dojem trpaslíka Y
Problémy
Už niekoľko rokov sa diskutuje o tom, aké kritérium použiť na určenie hranice medzi hnedým trpaslíkom s veľmi nízkou hmotnosťou a obrou planétou (~13 hmotností Jupitera). Jedna škola sa opiera o formovanie a druhá o fyziku vnútra.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to hnedý trpaslík?
Odpoveď: Hnedý trpaslík je objekt vyrobený z rovnakých materiálov ako hviezdy, ale nemá dostatočnú hmotnosť na vodíkovú syntézu, ktorá spôsobuje žiarenie hviezd, čo znamená, že to nie sú bežné hviezdy.
Otázka: Prečo sa hnedí trpaslíci nepovažujú za bežné obrie planéty?
Odpoveď: Hnedí trpaslíci sa nepovažujú za bežné obrie planéty, pretože svietia, čo nie je vlastnosť obriech planét.
Otázka: Prečo je ťažké nájsť hnedých trpaslíkov?
Odpoveď: Hnedých trpaslíkov je ťažké nájsť, pretože majú malú absolútnu magnitúdu, napriek tomu, že ich je veľa.
Otázka: Aký je rozsah hmotnosti hnedého trpaslíka?
Odpoveď: Hmotnosť hnedého trpaslíka sa pohybuje medzi najťažšími plynnými obrami a najľahšími hviezdami, pričom horná hranica je približne 75 až 80-násobok hmotnosti Jupitera.
Otázka: Čo sa stane, keď má hnedý trpaslík hmotnosť viac ako 13 MJ?
Odpoveď: Keď sa v hnedom trpaslíkovi spája deutérium, predpokladá sa, že má hmotnosť viac ako 13 MJ.
Otázka: Čo sa stane, keď má hnedý trpaslík hmotnosť nad ~65 MJ?
Odpoveď: Predpokladá sa, že u hnedých trpaslíkov s hmotnosťou nad ~65 MJ sa taví aj lítium.
Otázka: Akú farbu by mala mať väčšina hnedých trpaslíkov pre ľudské oko?
Odpoveď: Napriek tomu, že sa nazývajú "hnedými" trpaslíkmi, väčšina z nich by sa ľudskému oku javila ako purpurová.
