كلما زادت المعرفة النظرية والقدرات التقنية للعلماء ، زاد عدد الاكتشافات التي يقومون بها. يبدو أن جميع الأجسام الفضائية معروفة بالفعل ومن الضروري فقط شرح ميزاتها. ومع ذلك ، في كل مرة يكون لدى علماء الفيزياء الفلكية مثل هذه الفكرة ، يقدم لهم الكون مفاجأة أخرى. ومع ذلك ، في كثير من الأحيان ، يتم توقع مثل هذه الابتكارات من الناحية النظرية. وتشمل هذه الأشياء الأقزام البنية. حتى عام 1995 ، كانت موجودة فقط عند طرف القلم.
دعونا نتعرف
الأقزام البنية نجوم غير عادية إلى حد ما. تختلف جميع معلماتها الرئيسية اختلافًا كبيرًا عن خصائص النجوم المألوفة لدينا ، ومع ذلك ، هناك أوجه تشابه. بالمعنى الدقيق للكلمة ، القزم البني هو كائن شبه نجمي ، ويحتل موقعًا وسيطًا بين النجوم والكواكب الفعلية. هذه الأجسام الكونية لها كتلة صغيرة نسبيًا - من 12.57 إلى 80.35 من المعلمة المماثلة لكوكب المشتري. في أحشاءهم كما في المراكزنجوم أخرى ، تحدث تفاعلات نووية حرارية. الفرق بين الأقزام البنية هو الدور الضئيل للغاية للهيدروجين في هذه العملية. تستخدم هذه النجوم الديوتيريوم والبورون والليثيوم والبريليوم كوقود. ينفد "الوقود" بسرعة نسبيًا ، ويبدأ القزم البني في البرودة. بعد اكتمال هذه العملية ، يصبح جسمًا يشبه الكوكب. وبالتالي ، فإن الأقزام البنية هي نجوم لا تقع أبدًا في التسلسل الرئيسي لمخطط هيرتزبرونج-راسل.
المتجولون الخفيون
تتميز هذه الأشياء المثيرة للاهتمام بعدة خصائص أخرى رائعة. إنها نجوم طائشة لا ترتبط بأي مجرة. من الناحية النظرية ، يمكن لمثل هذه الأجسام الكونية أن تتصفح مساحات الفضاء لملايين السنين. ومع ذلك ، فإن إحدى أهم خصائصها هي الغياب شبه الكامل للإشعاع. من المستحيل ملاحظة مثل هذا الكائن دون استخدام معدات خاصة. لم يكن لدى علماء الفيزياء الفلكية معدات مناسبة لفترة طويلة.
الاكتشافات الأولى
يقع أقوى إشعاع للأقزام البنية على المنطقة الطيفية للأشعة تحت الحمراء. توج البحث عن مثل هذه الآثار بالنجاح في عام 1995 ، عندما تم اكتشاف أول جسم من هذا القبيل ، Teide 1. وهو ينتمي إلى الفئة الطيفية M8 ويقع في مجموعة Pleiades. في نفس العام ، تم اكتشاف نجم آخر ، Gliese 229B ، على مسافة 20 سنة ضوئية من الشمس. وهي تدور حول القزم الأحمر Gliese 229A. بدأت الاكتشافات تتبع واحدًا تلو الآخر. حتى الآن هو معروفأكثر من مائة قزم بني.
الاختلافات
ليس من السهل التعرف على الأقزام البنية بسبب تشابهها في نواح كثيرة مع الكواكب والنجوم الخفيفة. في دائرة نصف قطرها ، يقتربون من كوكب المشتري بدرجة أو بأخرى. تقريبًا نفس قيمة هذه المعلمة تبقى للمجموعة الكاملة لكتل الأقزام البنية. في ظل هذه الظروف ، يصعب تمييزها عن الكواكب.
علاوة على ذلك ، ليست كل الأقزام من هذا النوع قادرة على دعم التفاعلات النووية الحرارية. أخفها (حتى 13 كتلة من المشتري) شديدة البرودة لدرجة أنه حتى العمليات التي تستخدم الديوتيريوم مستحيلة في أعماقها. تهدأ أكبر كتلة بسرعة كبيرة (على نطاق كوني - في 10 ملايين سنة) وتصبح أيضًا غير قادرة على الحفاظ على التفاعلات النووية الحرارية. يستخدم العلماء طريقتين رئيسيتين لتمييز الأقزام البنية. الأول هو قياس الكثافة. تتميز الأقزام البنية بنفس قيم نصف القطر والحجم تقريبًا ، وبالتالي فإن الجسم الكوني بكتلة 10 كواكب وما فوق ينتمي على الأرجح إلى هذا النوع من الأجسام.
الطريقة الثانية هي الكشف عن الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء. الأقزام البنية فقط ، التي انخفضت درجة حرارتها إلى مستوى الكوكب (حتى 1000 كلفن) ، لا يمكنها التباهي بهذه الخاصية الملحوظة.
طريقة التمييز بين النجوم الفاتحة
النجم ذو الكتلة الصغيرة هو كائن آخر يصعب تمييز قزم بني منه. ما هو النجم؟ هذه غلاية نووية حرارية ، حيث يحترق كل شيء تدريجيًا.عناصر الضوء. واحد منهم الليثيوم. من ناحية ، في أعماق معظم النجوم ينتهي بسرعة إلى حد ما. من ناحية أخرى ، مطلوب درجة حرارة منخفضة نسبيًا للتفاعل بمشاركتها. اتضح أن الجسم الذي يحتوي على خطوط من الليثيوم في الطيف ينتمي على الأرجح إلى فئة الأقزام البنية. هذه الطريقة لها حدودها. غالبًا ما يوجد الليثيوم في طيف النجوم الفتية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأقزام البنية أن تستنفد كل احتياطيات هذا العنصر في فترة نصف مليار سنة.
يمكن أن يكون الميثان أيضًا سمة مميزة. في المراحل الأخيرة من دورة حياته ، يكون القزم البني نجمًا تسمح درجة حرارته بتراكم كمية هائلة منه. لا يمكن أن يبرد النجوم الآخرون إلى مثل هذه الحالة.
للتمييز بين الأقزام البنية والنجوم ، يتم قياس سطوعها أيضًا. النجوم خافتة في نهاية وجودهم. الأقزام يهدئون كل "الحياة". في المراحل النهائية ، تصبح مظلمة لدرجة أنه من المستحيل الخلط بينها وبين النجوم.
الأقزام البنية: النوع الطيفي
تختلف درجة حرارة سطح الأشياء الموصوفة تبعًا للكتلة والعمر. تتراوح القيم الممكنة من الكوكبية إلى تلك التي تتميز بها النجوم الأكثر برودة من الفئة M. لهذه الأسباب ، تم تحديد نوعين طيفيين إضافيين ، L و T ، في الأصل للأقزام البنية ، بالإضافة إلى وجود فئة Y أيضًا من الناحية النظرية. حتى الآن ، تم تأكيد واقعها. دعونا نتحدث عن خصائص كائنات كل فئة من الفئات.
الفئة L
النجوم التي تنتمي إلى النوع الأول من تلك المذكورة تختلف عن ممثلي الفئة السابقة M من خلال وجود نطاقات امتصاص ليس فقط من أكسيد التيتانيوم والفاناديوم ، ولكن أيضًا من هيدرات المعادن. كانت هذه الميزة هي التي جعلت من الممكن تمييز فئة جديدة L. كما تم العثور على خطوط من الفلزات القلوية واليود في طيف بعض الأقزام البنية التي تنتمي إليها. بحلول عام 2005 ، تم اكتشاف 400 منشأة من هذا القبيل.
فئة T
تتميز الأقزام التائية بوجود نطاقات الميثان في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. تم العثور على خصائص مماثلة سابقًا فقط في عمالقة الغاز في النظام الشمسي ، وكذلك في قمر زحل تيتان. هيدرات FeH و CrH ، المميزة للأقزام L ، يتم استبدالها في الفئة T بالمعادن القلوية مثل الصوديوم والبوتاسيوم.
وفقًا لافتراضات العلماء ، يجب أن يكون لهذه الأجسام كتلة صغيرة نسبيًا - لا تزيد عن 70 من كتلة المشتري. تتشابه الأقزام البنية T-dwarfs في نواح كثيرة مع عمالقة الغاز. تتراوح درجة حرارة سطحها المميزة من 700 إلى 1300 كلفن ، إذا سقطت مثل هذه الأقزام البنية في عدسة الكاميرا ، فستظهر الصورة كائنات زرقاء وردية. يرتبط هذا التأثير بتأثير أطياف الصوديوم والبوتاسيوم وكذلك المركبات الجزيئية.
الفئة Y
النوع الطيفي الأخير موجود منذ فترة طويلة فقط من الناحية النظرية. يجب أن تكون درجة حرارة سطح هذه الأجسام أقل من 700 كلفن ، أي 400 درجة مئوية. في النطاق المرئي ، لم يتم اكتشاف مثل هذه الأقزام البنية (الصورة لن تعمل على الإطلاق).
ومع ذلك ، في عام 2011أعلن علماء الفيزياء الفلكية الأمريكيون عن اكتشاف العديد من الأجسام الباردة المماثلة بدرجات حرارة تتراوح من 300 إلى 500 كلفن ، أحدها ، وايز 1541-2250 ، يقع على مسافة 13.7 سنة ضوئية من الشمس. الآخر ، WISE J1828 + 2650 ، تبلغ درجة حرارة سطحه 25 درجة مئوية.
توأم الشمس قزم بني
قصة حول مثل هذه الأجسام الفضائية المثيرة للاهتمام ستكون غير مكتملة دون ذكر نجمة الموت. هذا هو اسم توأم الشمس الموجود افتراضيًا ، وفقًا لافتراضات بعض العلماء ، الواقع على مسافة 50-100 وحدة فلكية منه ، خارج سحابة أورت. وفقًا لعلماء الفيزياء الفلكية ، فإن الجسم المزعوم هو زوج من نجومنا ويمر بالأرض كل 26 مليون سنة.
ترتبط الفرضية بافتراض علماء الأحافير ديفيد راوب وجاك سيبكوفسكي حول الانقراض الجماعي الدوري للأنواع البيولوجية على كوكبنا. تم التعبير عنه في عام 1984. بشكل عام ، النظرية مثيرة للجدل إلى حد ما ، لكن هناك حجج لصالحها.
نجمة الموت هي أحد التفسيرات المحتملة لهذه الانقراضات. نشأ افتراض مماثل في وقت واحد في مجموعتين مختلفتين من علماء الفلك. وفقًا لحساباتهم ، يجب أن يتحرك توأم الشمس على طول مدار ممدود للغاية. عندما يقترب من كوكبنا النجمي ، فإنه يزعج المذنبات ، بأعداد كبيرة "تسكن" سحابة أورت. ونتيجة لذلك ، فإن عدد اصطداماتهم بالأرض يزداد ، مما يؤدي إلى موت الكائنات الحية.
"نجمة الموت" ، أو Nemesis ، مثليطلق عليه أيضًا ، يمكن أن يكون قزمًا بنيًا أو أبيض أو أحمر. حتى الآن ، ومع ذلك ، لم يتم العثور على كائنات مناسبة لهذا الدور. هناك اقتراحات بأنه في منطقة سحابة أورت لا يزال هناك كوكب عملاق غير معروف يؤثر على مدارات المذنبات. إنه يجذب كتل الجليد إلى نفسه ، وبالتالي يمنع اصطدامها المحتمل بالأرض ، أي أنه لا يعمل على الإطلاق مثل نجم الموت الافتراضي. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على وجود كوكب Tyche (أي أخت Nemesis) أيضًا.
الأقزام البنية هي أجسام جديدة نسبيًا لعلماء الفلك. لا يزال هناك الكثير من المعلومات المتعلقة بهم ليتم الحصول عليها وتحليلها. من المفترض بالفعل اليوم أن مثل هذه الأشياء يمكن أن تكون رفقاء للعديد من النجوم المعروفة. وضعت صعوبات البحث والكشف عن هذا النوع من الأقزام معيارًا عاليًا جديدًا للمعدات العلمية والفهم النظري.
