Encyklopedie vesmíru: hnědí trpaslíci

Dnes jsme tu s další částí encyklopedie vesmíru, která se bude týkat hnědých trpaslíků. Dnešní díl je také  novinkou,  protože jsem se rozhodl sloučit texty z obou knih. Knihy napsal stejný autor a některý text je tak úplně stejný (pokud nedošlo od té doby v pokroku ve výzkumu) a v některé toho bylo zase napsáno více.

Hnědí trpaslíci

Hnědý trpaslík v porovnání s planetami a hvězdami
Hnědý trpaslík v porovnání s planetami a hvězdami

Hnědý trpaslík je jakési hvězdné nedochůdče, objekt balancující na hranici mezi hvězdou a planetou. Uvnitř obřích planet, jako je Jupiter, není dostatečný tlak a teplota k zažehnutí termojaderné syntézy, hlavního zdroje energie hvězd. Přesto Jupiter vyzařuje 2,5× vice energie, než získává od Slunce. Jak je to možné? Zdrojem je gravitační smršťování horních vrstev na tlak 3 miliony atmosfér, kdy se vodík stává kovem a ideálním vodičem elektřiny. Za hranici mezi planetou a hnědým trpaslíkem považujeme třináctinásobek hmotnosti planety Jupiter. Větší objekty nazýváme hnědými trpaslíky. Jejich středová teplota nedosahuje potřebných 7 milionů kelvinů, aby se vodík měnil na hélium. Nejsou tedy hvězdami, ale už je nepovažujme ani za planety.

Hnědý trpaslík je plynná koule, jejíž hmotnost je v rozmezí 13 až 80 hmotností Jupiteru (0,05-0,08 hmotnosti Slunce). Menší tělesa považujeme za planety, u větších již v nitru probíhá termojaderný syntéza a považujeme je za hvězdy (červené trpaslíky). Hnědý trpaslík je dostatečně velký, aby se vlastní gravitací zahřál a zářil infračerveným až tmavě červeným světlem. Jeho velikost však nepostačuje k tomu, aby se uvnitř zahřál na 7 milionů K, aby v něm mohlo probíhat hoření vodíku jako v normálních hvězdách. Někteří jsou tak malí, že nedosáhnou ani teplotu 6 milionů K, potřebnou k přeměně lithia v hélium. V jejich spektru jsou zřetelné čáry lithia a vyskytují se i čáry ostatních alkalických prvků (sodíku, draslíku, rubidia, cesia). Dalším spektrálním znakem hnědých trpaslíků je výskyt metanu, který je běžný v atmosférách obřích planet. Ten se vyskytuje pouze za teplot menších než 1300 K, takže v normálních hvězdách není. V hnědém trpaslíkovi se nevyskytují molekuly oxidů titanu ani vanadu — na rozdíl od červených trpaslíků, v jejichž spektru tyto oxidy dominují. Tyto těžko tavitelné oxidy jsou tam přítomny (při nízkých teplotách) ve formě zrnek.

Za klasického hnědého trpaslíka je pokládán GI 229B (viz níže), jehož svítivost je milionkrát slabší než sluneční a jehož povrchová teplota je nižší než 1000 K. Je to starý, vychladlý hnědý trpaslík. V Plejádách jsou naopak hnědí trpaslíci mladí (asi 50 milion let), a jejich teplota je proto vyšší (2600-2800 K). Jeden z nich má nejnižší známou hmotnost, a to přibližně 35 hmotností Jupitera.

Někdy jsou hnědí trpaslíci označováni jako hvězdy spektrální třídy L. Označení „hnědý“ je zavádějící, neboť jeho barva je ve skutečnosti červená, avšak název červený trpaslík byl už dříve zaveden pro hvězdy o hmotnosti menší než 0,5 hmotnosti Slunce. Svítivost hnědého trpaslíka je malá, a proto byly objeveny poměrně pozdě. První spolehlivě identifikovaný hnědý trpaslík byl objeven až v r. 1995. Na počátku roku 2000 jich bylo známo asi 100. Někteří jsou průvodci hvězd, jiní (a ti jsou mnohem častější) jsou osamocení. Velké množství osamocených hnědých trpaslíků objevil největší infračervný dalekohled (anglický 4m UKIRT na Havaji, později novější družice WISE), a to v oblasti překotného zrodu hvězd kolem Lichoběžníka ve Velké mlhovině v Orionu. Jsou známy i páry hnědých trpaslíků. Podle pozorování Hubbleova dalekohledu je hnědých trpaslíků tím více, čím menší mají hmotnost. To platí až k rozhraní s obřími planetami. Podle předběžného odhadu je počet hnědých trpaslíků v Galaxii srovnatelný s počtem hvězd (200 miliard).

Hnědý trpaslík Gliese 229 B

Hnědý trpaslík Gliese 229 B
Hnědý trpaslík Gliese 229 B

Hvězda Gliese 229, kterou vidíme jako velký kotouček, je červený trpaslík v souhvězdí Zajíce. Je vzdálena 19 světelných roků od Země a její hmotnost je 58 % hmotnosti Slunce. Je to tedy normální hvězda s přeměnou vodíku na hélium. Kolem ní obíhá hnědý trpaslík Gliese 229 B. Je dobře patrný jako malý objekt vpravo od hlavní hvězdy. Je zhruba 20 až 50× hmotnější než planeta Jupiter. Je příliš hmotný a teplý na to, aby byl považován za planetu, ale příliš malý, aby zářil jako červený trpaslík, který je skutečnou hvězdou.

Gliese 229 B je hnědý trpaslík, který obíhá kolem hlavní hvězdy Gliese 229A jednou za 200 let. Jeho hmotnost je mezi 20 a 50 hmotnostmi Jupiteru. Aby se stal hvězdou, v jejímž nitru probíhá hoření vodíku, musel by mít hmotnost alespoň 2× větší. Jeho eliptická dráha má velkou poloosu přibližně 40 AU a výstřednost 0,6. Jeho efektivní teplota je přibližně 1000 K. Září převážně v infračervené oblasti, s maximem kolem vlnové délky 3 μm. Jeho svítivost je milionkrát slabší než sluneční.

Gliese je astronomický katalog všech známých hvězd do vzdálenosti 80 světelných let (ly). Byl sestaven německým astronomem Wilhelmem Gliesem v roce 1969 a později doplňován nově objevenými hvězdami (jejichž vzdálenost je menší než 80 ly). Hvězdy v Glieseho katalogu jsou identifikovány symbolem Gl s připojeným pořadovým číslem (například Gl 559 je Rigil Kent, Gl 551 je Proxima Centauri, Gl 699 je Barnardova hvězda). Katalog obsahuje 915 hvězd.

Nejchladnější hnědý trpaslík — trpaslík Y

Hnědý trpaslík Y v umělcově představě
Hnědý trpaslík Y v umělcově představě

Nejchladnější hnědí trpaslíci mají teplotu lidského těla. Nazývají se Y trpaslíci. Byli objeveni americkou družicí WISE, která měla za úkol systematickou přehlídku oblohy v infračerveném záření. Lze je snadněji objevit než ty hnědé trpaslíky, kteří jsou v blízkosti normálních hvězd jako průvodci. Družicová observatoř WISE objevila těchto trpaslíků zatím šest s teplotami od 25 °C do 1,75 °C. Na některé bychom si mohli sáhnout, aniž bychom se spálili. Pro jejich označení bylo záměrně použito písmeno z konce abecedy, neboť jde o objekty považované za nedozrálé hvězdy.

Hvězdy se liší svým spektrem, které je závislé na teplotě. Rozdělujeme je do spektrálních tříd. Písmeno Y je poslední spektrální třídou zavedenou pro nejchladnější hvězdy. Spektrální třídy seřazené od nejteplejších po nejchladnější hvězdy jsou W, O, B, A, F, G, K, M, L, T, Y. Naše Slunce patří do třídy G. Ve spektrální třídě M jsou hvězdy chladnější, a proto červenější, než je naše Slunce. Zatímco třídy W až K jsou jen hvězdy, objekty M a L jsou směsí hvězd a hnědých trpaslíků. Ve třídách T a Y jsou jen hnědí trpaslíci „nedozrálé hvězdy“ zářící jen z gravitační energie. Na obrázku je umělcova představa trpaslíka Y.


Kniha: Toulky Vesmírem (2013), Velká encyklopedie Vesmíru (2002)
Autor: doc. RNDr. Josip Kleczek, DrSc.

O Scimani 58 Článků
Zajímám se o astronomii a miluji seriál Hvězdná brána