Еволюція коричневих карликів
Коли йдеться про еволюцію зорі - є багато чинників, які на це впливають, зокрема: до якого покоління належить зоря, який у неї хімічний склад, чи має вона родичів тобто чи є система кратною, що і як спричинило колапс молекулярної хмари. Але безумовно вирішальним чинником - є її маса.
Від початкової маси залежить яким чином зоря буде горіти(під словом горіння мається на увазі участь у термоядерному синтезі), як довго і чи буде це робити взагалі. Саме тому коли астрономи порівнюють зорі вони мають завжди на увазі масу зорі а не її розміри.
Сонце є зорею помірного розміру, а це означає, що є світила значно менші за нього, так звані червоні та помаранчеві карлики і відповідно значно більші (біло-блакитні та блакитні гіганти). Але також існують крихітні небесні тіла, які зароджувалися, як і наше Сонце, але чомусь ми не можемо називати їх зорями.
Що не є зорею?
Всі об'єкти утворюються у молекулярних хмарах при її стисненні, але з певних причин деякі об'єкти не в змозі набрати достатню масу для старту термоядерних реакцій. Це стається якщо маса об'єкта менша за 13 мас Юпітера.
В такому випадку замість крихітної зорі народжується гігантська планета. Але якщо об'єкту вдалося набрати масу, яка знаходиться в межах 13-80 мас Юпітера маса стискає ядро настільки сильно, що дозволяє об'єкту почати термоядерний синтез дейтерію (ізотопу водню).
Даний ізотоп у своєму ядрі має крім протон ще й нейтрон в результаті він трохи важчий за протій(водень). А при накопичені маси в 65 мас Юпітера то в реакціях приймає участь ще й літій.
Завдяки особливостями своєї будови дейтерій та літій беруть участь у термоядерних реакціях при менших значеннях температури та тиску ніж інші елементи. То ж з точки зору термоядерного синтезу дейтерій та літій більш крихкі ніж інші елементи.
Такі об'єкти ми не можемо називати зорями, справа в тому що, за визначенням зорею - є об'єкт у якому відбуваються термоядерні реакції за участі протію(водню). У зв'зку через низьку інтенсивність та нестабільність реакцій і як результат дуже низької світності ці об'єкти отримали назву коричневі карлики.
Коричневі карлики відносять до спектральних класів M, L, T та Y. А на HR-діаграмі вони розміщені в правому нижньому куті поруч із червоними карликами.
Історія виявлення коричневих карликів
Не дивлячись на те, що їх існування було передбачено у 60-х роках, вперше астрономи змогли підтвердити існування коричневих карликів лише в середині 90-х років.
Це пояснюється тим, що мала кількість випромінювання та незначні розміри у порівнянні із повноцінними зорями суттєво ускладнють процес спостереження за коричневими карликами.
Однак завдяки досягненням у сфері астрономічних спостережень, зокрема побудові телескопів з діаметром дзеркала 6-11 метрів наразі науковцям відомо про тисячі коричневих карликів.
Цікавий факт: спочатку їм дали назву - чорні карлики, але цій назві не судилося закріпитися, оскільки на той момент астрономи спрогнозували існування іншого типу об'єктів, яким ця назва підходить краще.
Подальша еволюція коричневих карликів
Так само, як і в повноцінних зорях при вичерпанні палива (у зорях водень, у коричневих карликах дейтерій, в окремих випадках ще й літій) вони починають стискатися при цьому світність та температура в них суттєво не змінюється. Процес стискання відбувається до того моменту коли тиск у ядрі не досягне рівня тиску виродження. Це такий тиск, що не дозволяє матерії більше стискатися і стиснення зупиняється. Температура у найменш масивних 300 К , а в найбільш масивних 2700 К. Для порівння температура поверхні Сонця 5700 К. Термін життя коричневих карликів оцінюється від 10^8 до 10^10 років в залежності їхньої маси. Але коли в них закінчується паливо більш масивні існують довше ніж менш масивні.
У зв'язку із тим, що у коричневих карликах на цьому етапі відсутній дейтерій та літій а горіння водню не можливе термоядерні реакції просто зупиняються і він починає поступовий процес охолодження та втрачає свою світність.
В таких об'єктах внутрішнє тепло виділяється виключно у інфрачервоному діапазоні, і як результат їхнє безпосереднє спостереження у оптичному діапазоні є не можливим.
Важливо зауважити, що процес термоядерних реакцій у таких зорях так само як і в червоних карликах відбувається виключно за рахунок конвекції (перемішуванню), тобто більш гаряча речовина втікає назовні, а холодніша опускається ближче до ядра, таким чином водень втікає з ядра і не може розпочатися його горіння.
Чи придатні для життя коричневі карлики?
Коричневі карлики невеликої маси можуть мати достатньо низькі температури, щоб на них могла існувати вода в рідкому стані. Отже, такі об'єкти можуть бути придатні для життя, яке використовує інфрачервоне випромінювання коричневого карлика. Хоча на цих об'єктах високе прискорення вільного падіння (іноді на два порядки більше, ніж на Землі), це не виключає можливість розвитку життя: навіть деякі земні організми здатні виносити такі перевантаження.
Відсутність твердої поверхні у коричневих карликів може заважати розвитку життя, але не виключено, що організми можуть, наприклад, плавати в атмосфері. Також перешкоджати появі життя на коричневих карликах може нестача калію, кальцію та заліза, необхідних для перебігу біологічних процесів.
Планети, що обертаються навколо коричневих карликів, можуть перебувати в зоні, придатній для життя. Для цього коричневий карлик має бути досить масивним — не менше 40M Юпітера, оскільки маломасивні карлики швидко тьмяніють і їхні планети опиняються поза зоною життя за час, недостатній для розвитку життя. Крім того, маломасивні коричневі карлики створюють дуже мало ультрафіолетового випромінювання, необхідного для розвитку життя.