Co je to hnědý trpaslík?

Hnědý trpaslík je tělo na okraji bytí velmi velké planety nebo velmi malé hvězdy. Hnědí trpaslíci se pohybují od 13 do asi 90 mas Jupiteru. Mezinárodní astronomická unie uvádí hranici mezi velkými planetami a malými hnědými trpaslíky na hmotnostech 13 Jupiteru, protože to je hmotnostní práh nezbytný pro fúzi deutrium.

Deutrium je izotop vodíku, který obsahuje neutron v jádru, spíše než pouze proton jako v běžném vodíku, a je nejjednodušším typem pojistky. Vzhledem k tomu, že deutrium je ve srovnání s běžným vodíkem poměrně vzácné - například 6 atomů z 10 000 pro Jupiter - nestačí se pro vytvoření skutečné hvězdy, a tak se hnědí trpaslíci často nazývají „selhávajícími hvězdami“.

Při přibližně 0,075 slunečních hmotách nebo 90 hmotách Jupiteru se hnědí trpaslíci dokážou roztavit normální vodík - i když mnohem pomaleji než hvězdy hlavní sekvence, jako je naše Slunce - což z nich činí červené trpaslíky, hvězdy s asi 1/10 000 sluneční svítivostí. Hnědí trpaslíci obecně vykazují velmi malou nebo žádnou svítivost a generují teplo především prostřednictvím radioaktivních prvků, které jsou v nich obsaženy, jakož i teplotu způsobenou kompresí. Jelikož jsou hnědí trpaslíci velmi slabí, je obtížné je pozorovat z dálky a je známo jen několik stovek. První hnědý trpaslík byl potvrzen v roce 1995. Alternativní jméno, které bylo navrženo pro hnědého trpaslíka, bylo „substar“.

Zajímavou vlastností hnědých trpaslíků je to, že všichni mají téměř stejný poloměr - asi o Jupiteru - s rozptylem pouze 10% až 15%, i když jejich hmotnost se pohybuje až 90krát větší než hmotnost Jupiteru. V nízkém rozsahu hmotnostní stupnice je objem hnědého trpaslíka určen Kolumbovým tlakem, který také určuje objem planet a dalších objektů s nízkou hmotností. Ve vyšším rozsahu hmotnostní stupnice je objem určen tlakem degenerace elektronů - to znamená, že atomy jsou stlačeny co nejblíže k sobě, aniž by došlo ke zhroucení elektronových obalů.

Fyzika těchto dvou uspořádání je taková, že se zvyšující se hustotou se poloměr zhruba udržuje. Když je další hmota přidána za horní hranice hmotností hnědých trpaslíků, začne se objem opět zvyšovat a vytvářet velká nebeská tělesa s poloměry blíže poloměrům našeho Slunce.