Qu'est-ce qu'un nain brun?
Un nain brun est un corps sur le point d'être une très grande planète ou une très petite étoile. Les naines brunes vont de 13 à environ 90 masses de Jupiter. L'Union astronomique internationale place la ligne de démarcation entre les grandes planètes et les petites naines brunes à 13 masses de Jupiter, car il s'agit du seuil de masse nécessaire à la fusion du deutrium.
Deutrium est un isotope de l’hydrogène qui comprend un neutron dans le noyau, plutôt que seulement un proton comme dans l’hydrogène ordinaire, et constitue le type d’atome le plus facile à fusionner. Comme le deutrium est assez rare comparé à l'hydrogène ordinaire - 6 atomes sur 10 000 pour Jupiter, par exemple - il n'y en a pas assez pour la formation d'une véritable étoile, et les naines brunes sont donc souvent appelées "étoiles ratées".
À environ 0,075 masses solaires, soit 90 masses de Jupiter, les naines brunes deviennent capables de fusionner de l'hydrogène normal - bien qu'à un rythme beaucoup plus lent que les étoiles de la séquence principale comme notre Soleil - ce qui en fait des naines rouges, étoiles avec une luminosité d'environ 1/10 000. Les naines brunes présentent généralement une luminosité très faible, voire nulle, générant de la chaleur principalement par les éléments radioactifs qu'elles contiennent, ainsi que par la température due à la compression. Comme les nains bruns sont très sombres, il est difficile de les observer de loin et seules quelques centaines sont connues. La première naine brune a été confirmée en 1995. Un autre nom proposé pour les naines brunes était "substitut".
Une propriété intéressante des nains bruns est qu'ils ont tous presque le même rayon - à peu près celui de Jupiter - avec seulement 10% à 15% de variance parmi eux, même si leur masse va jusqu'à 90 fois celle de Jupiter. Dans la plage inférieure de l'échelle de masse, le volume de la naine brune est déterminé par la pression de Columb, qui détermine également le volume des planètes et des autres objets de faible masse. Dans la plage supérieure de l'échelle de masse, le volume est déterminé par la pression de dégénérescence des électrons, c'est-à-dire que les atomes sont pressés aussi étroitement que possible sans que les couches d'électrons ne s'effondrent.
La physique de ces deux arrangements est telle que, à mesure que la densité augmente, le rayon est approximativement maintenu. Lorsque de la masse supplémentaire est ajoutée au-delà des limites supérieures des masses de nain brun, le volume recommence à augmenter, produisant de grands corps célestes dont les rayons sont plus proches de ceux de notre Soleil.