Jsou to podivní „mezičlenové“ vesmíru — substelární tělesa, kterým astronomové říkají hnědí trpaslíci. A čím lépe je dokážeme pozorovat, tím méně zapadají do našich představ o tom, jak se rodí hvězdy a jak vznikají planety.
Co se vlastně objevilo?
Hvězdné observatoře v posledních letech zachytily několik objektů, které se chovají jako něco mezi:
neúspěšnou hvězdou (protože v nich neběží stabilní termonukleární fúze),
a obří planetou (protože jsou příliš hmotné na to, aby vznikaly planetárním způsobem).
Hnědí trpaslíci mají hmotnost zhruba 13 až 80 Jupiterů, což je zóna, kde:
planeta je už moc velká,
hvězda stále příliš slabá.
A právě tato „šedá zóna“ vědcům odhaluje, jak flexibilní, chaotické a nelineární procesy mohou být při vzniku vesmírných těles.
Některé z nedávno objevených objektů dokonce vykazují atmosférické jevy, které připomínají bouře na Jupiteru, ale probíhají za teplot, při nichž by se vypařil kov. Je to fyzika, která působí jako science fiction — dokud si neuvědomíme, že je skutečná.
ČTĚTE TAKÉ: Co když vesmír není jeden, ale dva: může mít náš svět zrcadlové kosmické dvojče – a co by to znamenalo pro život na Zemi?
--
Proč je to důležité?
Hnědí trpaslíci představují živý laboratorní model vzniku hvězd i planet. Jsou jakýmsi „ztraceným článkem“, který ukazuje, že vesmír není rozdělený do jednoduchých kategorií.
1) Ukazují, jak nečisté hranice ve vesmíru skutečně jsou
Hvězdy, planety, substelární objekty — nic z toho neexistuje v izolaci.
Realita je kontinuita.
Hnědí trpaslíci se podle všeho formují podobně jako hvězdy (kolapsem plynu), ale nestihnou nabrat dost hmoty, aby se „zapálili“.
2) Pomáhají vysvětlit, jak často vznikají neobvyklé sluneční soustavy
Pokud se objekty mezi 13–80 Jupiterů tvoří častěji, než jsme tušili, může to znamenat, že i exoplanetární systémy jsou mnohem exotičtější, než předpokládáme.
3) Možná jde o chybějící populaci „temných sousedů“ Slunce
Protože hnědí trpaslíci svítí velmi slabě, mohou být překvapivě běžní — jen je zatím neumíme snadno najít.
ČTĚTE TAKÉ: Co by se stalo, kdyby měla Země prsteny jako Saturn: planeta proměněná světlem, stíny a fyzikou
--
Jak to vlastně víme?
Většina informací pochází z kombinace tří metod:
**1) Infračervené pozorování (JWST, WISE, Spitzer)
Hnědí trpaslíci vyzařují teplo, i když nejsou hvězdami.
V optickém světle jsou téměř neviditelní, ale infračervená spektra odhalují teplotu, chemické složení, přítomnost bouří, oblaků či vírů, i rotační periodu.
2) Spektroskopie atmosfér
Pomocí spekter lze zjistit, zda obsahují např. vodíková oblaka, kovové páry, silikátové deště (!), uhlíkové molekuly. Bouře na těchto objektech často připomínají Jupiterův Velkou rudou skvrnu — jen v teplotách kolem 1 000–1 500 °C.
3) Astrometrie a okolní hvězdná dynamika
Drobné odchylky v pohybu hvězd ukazují přítomnost těžkého, ale málo svítícího souseda. Tak se podařilo identifikovat několik hnědých trpaslíků v relativně blízkém okolí Slunce.
Co je stále sporné?
Navzdory velkému pokroku existuje několik otevřených otázek:
1) Jsou hnědí trpaslíci „neúspěšné hvězdy“, nebo „přerostlé planety“?
Technicky mohou vzniknout oběma mechanismy.
To je pro astrofyziku velmi nepříjemné, protože to narušuje tradiční kategorizaci.
2) Jak časté jsou?
Některé studie naznačují, že mohou být stejně běžné jako hvězdy, jen jsme je dosud přehlíželi.
3) Existují ještě exotičtější mezistupně, které jsme nepojmenovali?
Například objekty s dočasnou fúzí deuteria, které se chovají jinak než standardní hnědí trpaslíci.
4) Jaké mají vlivy na vznik exoplanet?
Pokud jde o běžné členy hvězdných systémů, mohou dramaticky měnit stabilitu orbit v mladých soustavách.
ČTĚTE TAKÉ: Nejnebezpečnější místo ve vesmíru: prostor, kde fyzikální zákony přestávají být našimi spojenci
--
Outsideři vesmíru
Hnědí trpaslíci jsou kosmické „outsidery“, kteří narušují naše čisté teorie. Jsou příliš velcí na planetu, příliš malí na hvězdu, a přesto mají obrovský dopad na to, jak chápeme vznik vesmíru kolem nás.
Je to připomínka, že vesmír se neřídí našimi kategoriemi —
my se učíme přizpůsobit kategoriím vesmíru.
Zdroje
Kirkpatrick, J. D. et al. The Field Brown Dwarf Population from Wide-field Infrared Surveys. The Astrophysical Journal, 2019.
Faherty, J. K. et al. Clouds and Atmospheric Variability in Brown Dwarfs. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 2021.
Burrows, A., & Sharp, C. M. Chemical Processes in Substellar Atmospheres. The Astrophysical Journal, 1999. https://doi.org/10.1086/306850
NASA/JPL, Brown Dwarfs: Failed Stars, or Something Else Entirely?, NASA Exoplanet Science Institute, 2020.
Cushing, M. C. et al. Infrared Spectroscopy of Brown Dwarfs and Very Low-Mass Stars. Science, 2011.