Что такое коричневый карлик?

Коричневый карлик - это тело на грани очень большой планеты или очень маленькой звезды. Коричневые карлики варьируются от 13 до 90 масс Юпитера. Международный астрономический союз ставит грань между большими планетами и маленькими коричневыми карликами в 13 массах Юпитера, потому что это порог массы, необходимый для синтеза дейтерия.

Дейтрий - это изотоп водорода, который содержит нейтрон в ядре, а не только протон, как в обычном водороде, и является самым легким типом атома для слияния. Поскольку дейтерий довольно редок по сравнению с обычным водородом - например, 6 атомов на 10 000 для Юпитера - недостаточно для образования настоящей звезды, и поэтому коричневых карликов часто называют «провальными звездами».

Около 0,075 солнечных масс или 90 масс Юпитера коричневые карлики становятся способными плавить нормальный водород - хотя и с гораздо меньшей скоростью, чем звезды главной последовательности, такие как наше Солнце, - превращая их в красных карликов, звезд с солнечной светимостью около 1/10000. Коричневые карлики, как правило, имеют очень слабую яркость или не имеют ее, выделяя тепло главным образом за счет содержащихся в них радиоактивных элементов, а также температуру, возникающую в результате сжатия. Поскольку коричневые карлики очень тусклые, их трудно наблюдать на расстоянии, и известно лишь несколько сотен. Первый коричневый карлик был подтвержден в 1995 году. Альтернативное название, которое было предложено для коричневых карликов, было «субстрар».

Интересным свойством коричневых карликов является то, что все они имеют почти одинаковый радиус - примерно такой же, как у Юпитера, - с разницей в них только от 10% до 15%, даже если их масса колеблется в 90 раз больше, чем у Юпитера. В низком диапазоне масштабов массы объем коричневых карликов определяется давлением Колумба, которое также определяет объем планет и других объектов малой массы. В более высоком диапазоне масштаба массы объем определяется давлением вырождения электронов, то есть атомы прижимаются друг к другу как можно ближе друг к другу без разрушения электронных оболочек.

Физика этих двух устройств такова, что при увеличении плотности радиус примерно сохраняется. Когда дополнительная масса добавляется за верхние пределы масс коричневых карликов, объем снова начинает увеличиваться, создавая большие небесные тела с радиусами, близкими к радиусу нашего Солнца.