Brązowy karzeł to nie gwiazda ani planeta. Ten wyjątkowy obiekt właśnie wprawił w zdumienie naukowców
Wyobraźcie sobie coś, co, wygląda i zachowuje się jak olbrzymia planeta. Coś w rodzaju naszego sąsiada z Układu Słonecznego, jakim jest Jowisz. Na tym z grubsza kończą się podobieństwa. Mowa bowiem nie o planecie, a o szczególnym rodzaju obiektu, jaki można zaobserwować we wszechświecie. To brązowy karzeł.
Co to takiego? To kategoria obiektów, które nie są ani planetami, ani gwiazdami. Są położone na tak ciasnej orbicie, po której okrążają swoje macierzyste gwiazdy, że temperatura na powierzchni (w przypadku omawianego obiektu) wynosi 7727 st. Celsjusza.
Brązowy karzeł, czyli bardziej gorąco niż na Słońcu
Powyższa temperatura wynosi o tysiąc stopni więcej niż na powierzchni Słońca. Wystarczy do tego, by cząsteczki w atmosferze brązowego karła rozpadły się pod jej wpływem na pojedyncze atomy. Chociaż brązowe karły są zwykle o wiele gorętsze od planet, spalają się jednak w temperaturze niższej niż najpowszechniej występujące w naszej galaktyce gwiazdy, czerwone karły.
Czytaj także:
- Co tam czarne dziury. Białe dziury - to ich powinniśmy szukać
- Skafandry astronautów... śmierdzą. Oto jak chcą naprawić ten cuchnący problem
- Wystarczyło 30 sekund, a dinozaury mogły przetrwać uderzenie asteroidy
Ich własne reakcje termojądrowe nie są w stanie rozgrzać wnętrz do temperatur, jakie panują we wnętrzu naszej gwiazdy. Posiadają zwykle masę około 13 razy większą od masy wspomnianego Jowisza, choć trafiają się i takie, które mają aż 80 razy większą masę od olbrzyma z naszego Układu Słonecznego.
Pomimo tego, że nie są gwiazdami, w ich jądrze panuje wystarczająco wysokie ciśnienie i temperatura by mogło dojść do fuzji deuteru. To izotop wodoru. Temperatura i ciśnienie wymagane do tego, by doszło do jego syntezy, są znacznie niższe niż temperatura i ciśnienie wymagane do syntezy zwykłego wodoru, który spala się w jądrach gwiazd.
Tak naprawdę, obiekt, o którym mowa, oddalony od nas o 1400 lat świetlnych, brązowy karzeł jest najgorętszym obiektem tego typu, jaki kiedykolwiek udało się zaobserwować. Jego nazwa, którą wymieniam dopiero teraz, z racji tego, że jak zwykle w takich przypadkach, nie jest ona zbyt ekscytująca brzmi WD0032-317B. Zawdzięcza ją astrofizykowi Na'amowi Hallakounowi z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu.
Zespół, którym kieruje, jest zdania, że to odkrycie może pomóc nam zrozumieć, jak funkcjonują obiekty będące gazowymi gigantami, krążącymi wokół niezwykle gorących, masywnych gwiazd. Ich obserwacja stanowi dla astronomów spore wyzwanie z powodu aktywności i tempa rotacji ich macierzystych gwiazd.
Oprócz ogromnych temperatur jest jeszcze jeden powód, dla którego cząsteczki na takich planetach nie mają łatwo. Z racji bliskości gwiazd, wokół których krążą, takie obiekty są wystawione na niezwykle silne strumienie promieniowania ultrafioletowego. Powoduje ono intensywny proces parowania atmosfer brązowych karłów i rozrywanie tworzących je cząsteczek. Nazywamy to dysocjacją termiczną.
Piekielny gorąc i obrót synchroniczny
Jak na razie udało nam się zaobserwować tylko jedną planetę, gdzie dysocjacja termiczna zachodzi. To KELT-9b, która krąży wokół gwiazdy będącej niebieskim supergigantem. Ten niebieski olbrzym rozgrzewa „dzienną”, czyli, tą zwróconą w stronę gwiazdy, stronę do temperatury 4327 st. Celsjusza. Dlaczego wspominam o „dziennej” stronie planety? Z racji tego, że brązowe karły znajdują się tak blisko siebie, zachodzi między nimi tzw. obrót synchroniczny. Oznacza to, że jedna strona, „dzienna” - jest zawsze zwrócona w stronę gwiazdy, podczas gdy druga jest od niej zawsze odwrócona, będąc stroną „nocną”. Takie samo zjawisko ma miejsce w układzie, jakim jest Ziemia i Księżyc.
Bliskość, w jakiej znajdują się brązowe karły i ich gwiazdy sprawia też niestety, że ich obserwacja jest utrudniona. Jest tak dlatego, że trudno jest oddzielić fale, jakie do nas docierają (brązowe karły świecą w podczerwieni) z tych obiektów, od fal wytwarzanych przez gwiazdy.
Jednym ze sposobów na prowadzenie zadowalających badań obiektów znajdujących się w tak ekstremalnych warunkach jest zwrócenie uwagi na układy podwójne. Ściślej, takie, w których brązowe karły znajdują się razem z białymi karłami, które są jednym z rodzajów średnio masywnych gwiazd. Są one o wiele mniejsze niż niebieskie supergiganty, takie jak ten, wokół którego krąży KELT-9. To z kolei sprawia, że są ciemniejsze, a promieniowanie docierające do nas od obiektów o bardzo wysokich temperaturach jest dużo łatwiejsze do wyodrębnienia.
Jeśli chodzi, o wysokie temperatury, to, jak wspomniałem, żaden obiekt klasy brązowego karła, jaki udało nam się zaobserwować, nie jest gorętszy od WD0032-317B. To sprawia, że to ciało niebieskie jest bardzo obiecującym kandydatem do dalszych badań, dzięki czemu naukowcy mają nadzieję na lepsze zrozumienie procesów rządzących takimi obiektami jak wspomniany KELT-9b.
