umelcova predstava hnedého trpaslíka Gl 229B

Po extrasolárnych planétach uverejňujeme na stránkach i-astrinu ďalší seriál článkov, týkajúci sa len pomerne nedávno objavených telies, nazývaných hnedými trpaslíkmi. Tieto záhadné objekty sa v astronomickej hierarchii nachádzajú o jednu hmotnostnú triedu vyššie ako spomínané exoplanéty, no stále ich nezaraďujeme medzi hviezdy. O tom, čo sú vlastne zač, kde sa nachádzajú a ako vyzerajú sa pokúsime porozprávať v nasledujúcich riadkoch.

Úvod

Možno ste sa už niekedy zamysleli nad tým, ako by vyzeral náš Jupiter, keby bol povedzme 10, 100 alebo dokonca 1000 krát ťažší. Akú by mal veľkosť? Bol by ešte planétou, alebo už hviezdou? Kde je hranica medzi planétami a hviezdami? Existujú vôbec takéto telesá? Koľko ich je? Ako vyzerajú? Kde ich máme hľadať? Podobné otázky si astronómovia kládli už dávno a my sa na ne pokúsime aspoň sčasti odpovedať.

Tieto záhadné telesá boli nazvané hnedými trpaslíkmi. Hnedými preto, lebo by mali emitovať menej žiarenia v porovnaní aj s tými najmenej svietivými hviezdami a trpaslíkmi preto, lebo by mali byť menšie ako bežné hviezdy.

Základné charakteristiky (čo je ešte hviezda a čo už planéta)

Hviezda (teleso 75 krát hmotnejšie ako Jupiter)* je obrovská plynná (H, He) guľa, vo vnútri ktorej sú vhodné podmienky (teplota, tlak) k priebehu jadrovej fúzie - premeny ľahkých prvkov na ťažšie. Táto termonukleárna reakcia udržiava vo hviezde potrebný tlak plynu a žiarenia a zabraňuje tak gravitácii, aby hviezdu natlačila do čo najmenšieho priestoru. Tieto sily sú po väčšinu života hviezdy v rovnováhe a jej polomer je viac menej konštantný.

Planéta (teleso s hmotnosťou pod 13 Jupiterov)* je teleso s príliš malou hmotnosťou na to, aby v jej vnútri prebiehala jadrová fúzia. Proti gravitácii bojuje len vnútorným tlakom látky, z ktorej je zložená. Preto aj tie najväčšie planéty sú natlačené do len o málo väčšieho priestoru ako Jupiter.

Hnedý trpaslík (hmotnosť 13 až 75 Jupiterov)* majú niektoré vlastnosti hviezd a planét zároveň. V ich jadrách síce prebieha jadrová fúzia niektorých ľahkých prvkov (okrem H, ktorý je hlavným "palivom" hviezd, napr. aj nášho Slnka), no počas celého ich vývoja nenastáva rovnováha medzi termonukleárnymi reakciami a gravitáciou (teleso sa postupne scvrkáva). Zásoby svojho paliva vyčerpajú pomerne skoro a ich veľkosť sa veľmi nelíši od Jupitera. Ich svietivosť a teplota postupne klesá.

*Táto hranica kolíše v závislosti od obsahu ťažších prvkov (metalicity), ktoré vplývajú na reakciu ako katalyzátor. Čím ich je viac, tým nižšia teplota je potrebná na priebeh reakcie a hranica sa posúva k nižším hmotnostiam. Uvedené hmotnosti sa vzťahujú pre slnečné hodnoty.

História

Prvé úvahy o ich existencii pochádzajú z r. 1963. Pôvodne boli nazvané ako čierne trpaslíky – telesá, v ktorých neprebiehajú termojadrové reakcie. (Dnes sa názov čierny trpaslík používa pre záverečné štádium vývoja Slnku podobných hviezd.)

Termín hnedý trpaslík bol po prvý krát použitý v r. 1975. Charakterizuje teleso s nedostatočnou hmotnosťou na udržanie stabilnej fúzie H v jadre, ktoré nikdy nedosiahne svietivosť hviezdy.

Na pátranie po hnedých trpaslíkoch bola vynaložená nesmierna snaha. Uskutočnilo sa mnoho prehliadok oblohy zahrňujúcich rôzne metódy detekcie týchto tajomných telies. Pre nízku citlivosť pozemských ďalekohľadov však pokusy ostávali počas mnohých rokov neúspešné.

Ako sa zlepšovala pozorovateľská technika, objavovali sa stále menej svietivé (menej hmotné) hviezdy. V r. 1988 bol objavený temný sprievodca hviezdy GD 165. Jeho záhadné spektrum nezodpovedalo spektru žiadnej z málo hmotných hviezd. Na základe tohto objavu bola zavedená nová spektrálna trieda L prislúchajúca podobným objektom. GD 165B zostáva záhadou dodnes, lebo sa ho nepodarilo zaradiť ani medzi hviezdy, ani hnedé trpaslíky. Najskôr ide o prechodný typ medzi týmito dvoma druhmi vesmírnych telies.

Krátko po objave GD 165B bolo hlásených mnoho kandidátov na hnedých trpaslíkov, no prvé 3 telesá (Teide 1, HHJ 3 a Gl 229B) definitívne spĺňajúce podmienky pre hnedé trpaslíky boli nájdené až v r. 1995. Najznámejší z nich je Gl 229B, ktorého spektrum sa podobá spektrám obrích planét Slnečnej sústavy. Dnes slúži ako prototyp pre ďalšiu spektrálnu triedu T - telies menej hmotných (chladnejších) ako z triedy L.

Objavom Gl 229B sa začal seriózny vedecký výskum, ktorého úlohou je odhaliť čo najviac tajomstiev o týchto „nedonosených“ hviezdach, ktorých v súčasnosti poznáme už niekoľko stovák.