Όσο περισσότερες θεωρητικές γνώσεις και τεχνικές δυνατότητες των επιστημόνων γίνονται, τόσο περισσότερες ανακαλύψεις κάνουν. Φαίνεται ότι όλα τα διαστημικά αντικείμενα είναι ήδη γνωστά και είναι απαραίτητο μόνο να εξηγηθούν τα χαρακτηριστικά τους. Ωστόσο, κάθε φορά που οι αστροφυσικοί κάνουν μια τέτοια σκέψη, το Σύμπαν τους επιφυλάσσει άλλη μια έκπληξη. Συχνά, ωστόσο, τέτοιες καινοτομίες προβλέπονται θεωρητικά. Αυτά τα αντικείμενα περιλαμβάνουν καφέ νάνους. Μέχρι το 1995, υπήρχαν μόνο στην άκρη του στυλό.
Ας γνωριστούμε
Οι καφέ νάνοι είναι μάλλον ασυνήθιστα αστέρια. Όλες οι κύριες παράμετροί τους είναι πολύ διαφορετικές από τα χαρακτηριστικά των γνωστών σε εμάς φωτιστικών, ωστόσο, υπάρχουν ομοιότητες. Αυστηρά μιλώντας, ένας καφέ νάνος είναι ένα υποαστρικό αντικείμενο, καταλαμβάνει μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των πραγματικών φωτιστικών και των πλανητών. Αυτά τα κοσμικά σώματα έχουν σχετικά μικρή μάζα - από 12,57 έως 80,35 της ανάλογης παραμέτρου του Δία. Στα σπλάχνα τους, όπως στα κέντραάλλα αστέρια, λαμβάνουν χώρα θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Η διαφορά μεταξύ των καφέ νάνων είναι ο εξαιρετικά ασήμαντος ρόλος του υδρογόνου σε αυτή τη διαδικασία. Τέτοια αστέρια χρησιμοποιούν δευτερίου, βόριο, λίθιο και βηρύλλιο ως καύσιμο. Το "καύσιμο" τελειώνει σχετικά γρήγορα και ο καφέ νάνος αρχίζει να κρυώνει. Αφού ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία, γίνεται ένα αντικείμενο που μοιάζει με πλανήτη. Έτσι, οι καφέ νάνοι είναι αστέρια που δεν πέφτουν ποτέ στην κύρια ακολουθία του διαγράμματος Hertzsprung-Russell.
Invisible Wanderers
Αυτά τα ενδιαφέροντα αντικείμενα διακρίνονται από πολλά άλλα αξιόλογα χαρακτηριστικά. Είναι περιπλανώμενα αστέρια που δεν σχετίζονται με κανέναν γαλαξία. Θεωρητικά, τέτοια κοσμικά σώματα μπορούν να σερφάρουν στις εκτάσεις του διαστήματος για πολλά εκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, μια από τις πιο σημαντικές ιδιότητές τους είναι η σχεδόν πλήρης απουσία ακτινοβολίας. Είναι αδύνατο να παρατηρήσετε ένα τέτοιο αντικείμενο χωρίς τη χρήση ειδικού εξοπλισμού. Οι αστροφυσικοί δεν είχαν κατάλληλο εξοπλισμό για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
Πρώτες ανακαλύψεις
Η ισχυρότερη ακτινοβολία των καφέ νάνων πέφτει στην υπέρυθρη φασματική περιοχή. Η αναζήτηση τέτοιων ιχνών στέφθηκε με επιτυχία το 1995, όταν ανακαλύφθηκε το πρώτο τέτοιο αντικείμενο, το Teide 1. Ανήκει στη φασματική κατηγορία M8 και βρίσκεται στο σύμπλεγμα Πλειάδες. Την ίδια χρονιά, ένα άλλο τέτοιο αστέρι, το Gliese 229B, ανακαλύφθηκε σε απόσταση 20 ετών φωτός από τον Ήλιο. Περιστρέφεται γύρω από τον κόκκινο νάνο Gliese 229A. Οι ανακαλύψεις άρχισαν να διαδέχονται η μία την άλλη. Μέχρι σήμερα είναι γνωστόπάνω από εκατό καφέ νάνους.
Διαφορές
Οι καφέ νάνοι δεν είναι εύκολο να αναγνωριστούν λόγω της ομοιότητάς τους από πολλές απόψεις με πλανήτες και φωτεινά αστέρια. Στην ακτίνα τους, πλησιάζουν τον Δία σε έναν ή τον άλλο βαθμό. Περίπου η ίδια τιμή αυτής της παραμέτρου παραμένει για όλο το φάσμα των μαζών των καφέ νάνων. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, γίνεται εξαιρετικά δύσκολο να τους ξεχωρίσεις από τους πλανήτες.
Εξάλλου, δεν είναι όλοι οι νάνοι αυτού του τύπου ικανοί να υποστηρίξουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Τα ελαφρύτερα από αυτά (έως 13 μάζες του Δία) είναι τόσο κρύα που ακόμη και οι διαδικασίες που χρησιμοποιούν δευτέριο είναι αδύνατες στα βάθη τους. Οι πιο ογκώδεις πολύ γρήγορα (σε κοσμική κλίμακα - σε 10 εκατομμύρια χρόνια) κρυώνουν και γίνονται επίσης ανίκανοι να διατηρήσουν θερμοπυρηνικές αντιδράσεις. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν δύο βασικές μεθόδους για να διακρίνουν τους καφέ νάνους. Το πρώτο είναι η μέτρηση της πυκνότητας. Οι καφέ νάνοι χαρακτηρίζονται από περίπου τις ίδιες τιμές ακτίνας και όγκου, και επομένως ένα κοσμικό σώμα με μάζα 10 Δία και άνω, πιθανότατα ανήκει σε αυτόν τον τύπο αντικειμένου.
Ο δεύτερος τρόπος είναι η ανίχνευση ακτίνων Χ και υπέρυθρης ακτινοβολίας. Μόνο οι καφέ νάνοι, των οποίων η θερμοκρασία έχει πέσει στο πλανητικό επίπεδο (έως 1000 K), δεν μπορούν να καυχηθούν για ένα τόσο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό.
Ο τρόπος να ξεχωρίσεις από τα φωτεινά αστέρια
Ένα φωτιστικό με μικρή μάζα είναι ένα άλλο αντικείμενο από το οποίο μπορεί να είναι δύσκολο να διακρίνει κανείς έναν καφέ νάνο. Τι είναι ένα αστέρι; Αυτός είναι ένας θερμοπυρηνικός λέβητας, όπου όλα σταδιακά καίγονται.ελαφριά στοιχεία. Ένα από αυτά είναι το λίθιο. Από τη μια, στα βάθη των περισσότερων αστεριών, τελειώνει μάλλον γρήγορα. Από την άλλη, απαιτείται σχετικά χαμηλή θερμοκρασία για την αντίδραση με τη συμμετοχή της. Αποδεικνύεται ότι το αντικείμενο με γραμμές λιθίου στο φάσμα ανήκει πιθανότατα στην κατηγορία των καφέ νάνων. Αυτή η μέθοδος έχει τους περιορισμούς της. Το λίθιο υπάρχει συχνά στο φάσμα των νεαρών άστρων. Επιπλέον, οι καφέ νάνοι μπορούν να εξαντλήσουν όλα τα αποθέματα αυτού του στοιχείου σε μια περίοδο μισού δισεκατομμυρίου ετών.
Το μεθάνιο μπορεί επίσης να είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα. Στα τελευταία στάδια του κύκλου ζωής του, ένας καφέ νάνος είναι ένα αστέρι του οποίου η θερμοκρασία του επιτρέπει να συγκεντρώσει μια εντυπωσιακή ποσότητα. Άλλα φωτιστικά δεν μπορούν να κρυώσουν σε τέτοια κατάσταση.
Για να γίνει διάκριση μεταξύ καφέ νάνων και αστεριών, μετράται επίσης η φωτεινότητά τους. Τα φωτιστικά αχνά στο τέλος της ύπαρξής τους. Οι νάνοι δροσίζουν όλη τη «ζωή». Στο τελικό στάδιο, γίνονται τόσο σκοτεινά που είναι αδύνατο να τα μπερδέψουμε με αστέρια.
Καφέ νάνοι: φασματικός τύπος
Η θερμοκρασία επιφάνειας των περιγραφόμενων αντικειμένων ποικίλλει ανάλογα με τη μάζα και την ηλικία. Οι πιθανές τιμές κυμαίνονται από πλανητικές έως εκείνες που χαρακτηρίζουν τα πιο ψυχρά αστέρια κατηγορίας Μ. Για τους λόγους αυτούς, δύο επιπλέον φασματικοί τύποι, L και T, εντοπίστηκαν αρχικά για καφέ νάνους. Εκτός από αυτούς, υπήρχε και η κατηγορία Υ στη θεωρία. Μέχρι σήμερα, η πραγματικότητά του έχει επιβεβαιωθεί. Ας σταθούμε στα χαρακτηριστικά των αντικειμένων κάθε κατηγορίας.
Τάξη L
Τα αστέρια που ανήκουν στον πρώτο τύπο αυτών που αναφέρθηκαν διαφέρουν από τους αντιπροσώπους της προηγούμενης κατηγορίας Μ από την παρουσία ζωνών απορρόφησης όχι μόνο οξειδίου του τιτανίου και βαναδίου, αλλά και υδριδίων μετάλλων. Αυτό το χαρακτηριστικό ήταν που κατέστησε δυνατή τη διάκριση μιας νέας κατηγορίας L. Επίσης, βρέθηκαν γραμμές αλκαλιμετάλλων και ιωδίου στο φάσμα ορισμένων καφέ νάνων που ανήκουν σε αυτήν. Μέχρι το 2005, είχαν ανακαλυφθεί 400 τέτοιες εγκαταστάσεις.
Τάξη T
Οι Τ-νάνοι χαρακτηρίζονται από την παρουσία ζωνών μεθανίου στην εγγύς υπέρυθρη περιοχή. Παρόμοιες ιδιότητες είχαν προηγουμένως βρεθεί μόνο στους αέριους γίγαντες του ηλιακού συστήματος, καθώς και στο φεγγάρι του Κρόνου, Τιτάνα. Τα υδρίδια FeH και CrH, χαρακτηριστικά των L-νάνων, αντικαθίστανται στην κατηγορία T από αλκαλικά μέταλλα όπως το νάτριο και το κάλιο.
Σύμφωνα με τις υποθέσεις των επιστημόνων, τέτοια αντικείμενα πρέπει να έχουν σχετικά μικρή μάζα - όχι περισσότερες από 70 μάζες του Δία. Οι καφέ Τ-νάνοι είναι παρόμοιοι από πολλές απόψεις με τους γίγαντες αερίων. Η χαρακτηριστική θερμοκρασία της επιφάνειάς τους κυμαίνεται από 700 έως 1300 Κ. Εάν τέτοιοι καφέ νάνοι πέσουν ποτέ στον φακό της κάμερας, η φωτογραφία θα δείχνει ροζ-μπλε αντικείμενα. Αυτή η επίδραση σχετίζεται με την επίδραση των φασμάτων του νατρίου και του καλίου, καθώς και με τις μοριακές ενώσεις.
Τάξη Y
Ο τελευταίος φασματικός τύπος υπήρχε από καιρό μόνο στη θεωρία. Η θερμοκρασία της επιφάνειας τέτοιων αντικειμένων πρέπει να είναι κάτω από 700 K, δηλαδή 400 ºС. Στο ορατό εύρος, τέτοιοι καφέ νάνοι δεν εντοπίζονται (η φωτογραφία δεν θα λειτουργήσει καθόλου).
Ωστόσο, το 2011Αμερικανοί αστροφυσικοί ανακοίνωσαν την ανακάλυψη αρκετών παρόμοιων ψυχρών αντικειμένων με θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 300 έως 500 Κ. Ένα από αυτά, το WISE 1541-2250, βρίσκεται σε απόσταση 13,7 ετών φωτός από τον Ήλιο. Το άλλο, WISE J1828+2650, έχει θερμοκρασία επιφάνειας 25°C.
Ο δίδυμος του ήλιου είναι ένας καφέ νάνος
Μια ιστορία για τέτοια ενδιαφέροντα διαστημικά αντικείμενα θα ήταν ελλιπής χωρίς να αναφερθεί το Άστρο του Θανάτου. Αυτό είναι το όνομα του υποθετικά υπάρχοντος διδύμου του Ήλιου, σύμφωνα με τις υποθέσεις ορισμένων επιστημόνων, που βρίσκεται σε απόσταση 50-100 αστρονομικών μονάδων από αυτόν, έξω από το σύννεφο Oort. Σύμφωνα με τους αστροφυσικούς, το υποτιθέμενο αντικείμενο είναι ένα ζευγάρι του φωτιστικού μας και περνά από τη Γη κάθε 26 εκατομμύρια χρόνια.
Η υπόθεση σχετίζεται με την υπόθεση των παλαιοντολόγων David Raup και Jack Sepkowski σχετικά με την περιοδική μαζική εξαφάνιση βιολογικών ειδών στον πλανήτη μας. Εκφράστηκε το 1984. Γενικά, η θεωρία είναι μάλλον αμφιλεγόμενη, αλλά υπάρχουν επιχειρήματα υπέρ της.
Το Άστρο του Θανάτου είναι μια πιθανή εξήγηση για αυτές τις εξαφανίσεις. Μια παρόμοια υπόθεση προέκυψε ταυτόχρονα σε δύο διαφορετικές ομάδες αστρονόμων. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, το δίδυμο του Ήλιου θα πρέπει να κινείται κατά μήκος μιας εξαιρετικά επιμήκης τροχιάς. Όταν πλησιάζει το φωτιστικό μας, διαταράσσει τους κομήτες, σε μεγάλους αριθμούς που «κατοικούν» στο σύννεφο Oort. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός των συγκρούσεων τους με τη Γη αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί στο θάνατο των οργανισμών.
"Death Star", ή Nemesis, ωςονομάζεται επίσης, μπορεί να είναι καφέ, λευκός ή κόκκινος νάνος. Μέχρι σήμερα, ωστόσο, δεν έχουν βρεθεί αντικείμενα κατάλληλα για αυτόν τον ρόλο. Υπάρχουν προτάσεις ότι στη ζώνη του νέφους του Oort υπάρχει ένας ακόμα άγνωστος γιγάντιος πλανήτης που επηρεάζει τις τροχιές των κομητών. Προσελκύει κομμάτια πάγου προς τον εαυτό του, αποτρέποντας έτσι την πιθανή σύγκρουσή τους με τη Γη, δηλαδή δεν λειτουργεί καθόλου όπως το υποθετικό Άστρο του Θανάτου. Ωστόσο, δεν υπάρχουν στοιχεία για την ύπαρξη του πλανήτη Τύχη (δηλαδή της αδερφής της Νέμεσης).
Οι καφέ νάνοι είναι σχετικά νέα αντικείμενα για τους αστρονόμους. Υπάρχουν ακόμη πολλές πληροφορίες για αυτές που πρέπει να ληφθούν και να αναλυθούν. Υποτίθεται ήδη σήμερα ότι τέτοια αντικείμενα μπορούν να είναι σύντροφοι πολλών γνωστών αστεριών. Οι δυσκολίες έρευνας και ανίχνευσης αυτού του τύπου νάνων θέτουν ένα νέο υψηλό πήχη για τον επιστημονικό εξοπλισμό και τη θεωρητική κατανόηση.
