Wat is een bruine dwerg?

Een bruine dwerg is een lichaam op de rand van het zijn een zeer grote planeet of een zeer kleine ster. Bruine dwergen variëren van 13 tot ongeveer 90 Jupiter-massa's. De International Astronomical Union legt de grens tussen grote planeten en kleine bruine dwergen op 13 Jupiter-massa's, omdat dit de massadrempel is die nodig is voor de fusie van deutrium.

Deutrium is een isotoop van waterstof die een neutron in de kern bevat, in plaats van alleen een proton zoals in gewone waterstof, en is het gemakkelijkste type atoom om te fuseren. Aangezien deutrium vrij zeldzaam is in vergelijking met gewone waterstof - bijvoorbeeld 6 atomen op 10.000 voor Jupiter - is er niet genoeg aanwezig voor de vorming van een echte ster, en daarom worden bruine dwergen vaak "falende sterren" genoemd.

Met ongeveer 0,075 zonne-massa's, of 90 Jupiter-massa's, kunnen bruine dwergen normale waterstof fuseren - zij het in een veel langzamer tempo dan hoofdreekssterren zoals onze Zon - waardoor ze rode dwergen worden, sterren met ongeveer 1 / 10.000 zonnelichtheid. Bruine dwergen vertonen over het algemeen zeer weinig of geen lichtsterkte en genereren voornamelijk warmte via radioactieve elementen die zich daarin bevinden, evenals temperatuur als gevolg van compressie. Omdat bruine dwergen erg zwak zijn, is het moeilijk om ze van een afstand te observeren en zijn er slechts een paar honderd bekend. De eerste bruine dwerg werd bevestigd in 1995. Een alternatieve naam die werd voorgesteld voor bruine dwergen was "substar".

Een interessante eigenschap van bruine dwergen is dat ze allemaal bijna dezelfde straal hebben - ongeveer die van Jupiter - met slechts 10% tot 15% variantie tussen hen, zelfs als hun massa tot 90 keer die van Jupiter varieert. Op het lage bereik van de massaschaal wordt het bruine dwergvolume bepaald door de Columb-druk, die ook het volume van planeten en andere objecten met een lage massa bepaalt. Op het hogere bereik van de massaschaal wordt het volume bepaald door de druk van de elektronendegeneratie - dat wil zeggen dat atomen zo dicht mogelijk bij elkaar worden gedrukt zonder dat de elektronenschillen instorten.

De fysica van deze twee opstellingen is zodanig dat, naarmate de dichtheid toeneemt, de straal ruwweg wordt gehandhaafd. Wanneer extra massa wordt toegevoegd voorbij de bovengrenzen van bruine dwergmassa's, begint het volume weer te toenemen, waardoor grote hemellichamen worden geproduceerd met stralen die dichter bij die van onze zon liggen.