Φαιός νάνος

Ανακάλυψη

Αυτό που έγινε γνωστό ως καφέ νάνοι συζητήθηκε τη δεκαετία του 1960. Προτάθηκαν εναλλακτικές ονομασίες για τους καφέ νάνους, όπως planetar και substar. Παρέμειναν υποθετικοί για δεκαετίες.

Οι πρώτες θεωρίες πρότειναν ότι ένα αντικείμενο με μάζα μικρότερη από 0,09 ηλιακές μάζες δεν θα περνούσε ποτέ από την κανονική αστρική εξέλιξη. Η ανακάλυψη της καύσης δευτερίου μέχρι 0,012 ηλιακές μάζες και η επίδραση του σχηματισμού σκόνης στις ψυχρές εξωτερικές ατμόσφαιρες των καφέ νάνων στα τέλη της δεκαετίας του 1980 έθεσαν υπό αμφισβήτηση αυτές τις θεωρίες. Ωστόσο, τέτοια αντικείμενα ήταν δύσκολο να βρεθούν επειδή δεν εκπέμπουν σχεδόν καθόλου ορατό φως. Οι ισχυρότερες εκπομπές τους βρίσκονται στο υπέρυθρο φάσμα (IR) και οι επίγειοι ανιχνευτές IR ήταν πολύ ανακριβείς εκείνη την εποχή για να εντοπίσουν εύκολα καφέ νάνους.

Για πολλά χρόνια, οι προσπάθειες για την ανακάλυψη καφέ νάνων ήταν άκαρπες. Το 1988, ωστόσο, ανακαλύφθηκε ο GD 165B, ο οποίος δεν παρουσίαζε κανένα από τα χαρακτηριστικά που αναμενόταν από ένα ερυθρό νάνο χαμηλής μάζας. Σήμερα, ο GD 165B αναγνωρίζεται ως το πρωτότυπο μιας κατηγορίας αντικειμένων που τώρα ονομάζονται "νάνοι L". Παρόλο που η ανακάλυψη του ψυχρότερου νάνου ήταν πολύ σημαντική εκείνη την εποχή, συζητήθηκε αν ο GD 165B θα κατατασσόταν ως καστανός νάνος ή απλώς ως αστέρας πολύ χαμηλής μάζας, επειδή παρατηρησιακά είναι πολύ δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ των δύο.

Αμέσως μετά την ανακάλυψη του GD 165B, αναφέρθηκαν και άλλοι υποψήφιοι καφέ νάνοι. Ωστόσο, οι περισσότεροι απέτυχαν να ανταποκριθούν στην υποψηφιότητά τους, επειδή η απουσία λιθίου τους έδειξε ότι ήταν αστρικά αντικείμενα. Τα αληθινά αστέρια θα κάψουν το λίθιο τους μέσα σε λίγο περισσότερο από 100 εκατομμύρια χρόνια (my), ενώ οι καφέ νάνοι όχι. Μπερδεύοντας τα πράγματα, οι καφέ νάνοι έχουν θερμοκρασίες και φωτεινότητες παρόμοιες με κάποιους αληθινούς αστέρες. Με άλλα λόγια, η ανίχνευση λιθίου στην ατμόσφαιρα ενός αντικειμένου σημαίνει ότι, αν αυτό είναι παλαιότερο από 100 my, πρόκειται για καφέ νάνο.

Το 1994/5 η μελέτη των καφέ νάνων άλλαξε με την ανακάλυψη δύο συγκεκριμένων υποαστρικών αντικειμένων (Teide 1 και Gliese 229B).

Ο πρώτος επιβεβαιωμένος καφέ νάνος ανακαλύφθηκε το 1994. Το αντικείμενο αυτό ονομάστηκε Teide 1 και βρέθηκε στο ανοικτό σμήνος των Πλειάδων. Το Nature ανέδειξε στο πρωτοσέλιδο εκείνου του τεύχους την είδηση "Ανακαλύφθηκαν καφέ νάνοι, επίσημα". Η απόσταση, η χημική σύνθεση και η ηλικία του Teide 1 καθορίστηκαν επειδή βρίσκεται στο νεαρό αστρικό σμήνος των Πλειάδων. Η μάζα του Teide 1 είναι 55 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Δία και σαφώς κάτω από το όριο της αστρικής μάζας.

Το πιο αξιοσημείωτο ήταν ο Gliese 229B, ο οποίος βρέθηκε να έχει θερμοκρασία και φωτεινότητα πολύ κάτω από το αστρικό εύρος. Είναι αξιοσημείωτο ότι το φάσμα του στο εγγύς υπέρυθρο παρουσίαζε σαφώς μια ζώνη απορρόφησης μεθανίου στα 2 μικρομέτρα, ένα χαρακτηριστικό που είχε παρατηρηθεί προηγουμένως μόνο στις ατμόσφαιρες γιγάντιων πλανητών και του δορυφόρου Τιτάνα του Κρόνου. Η ανακάλυψη αυτή βοήθησε στην καθιέρωση μιας ακόμη φασματικής κατηγορίας ακόμη πιο ψυχρής από τους νάνους L, γνωστής ως "νάνους Τ", για την οποία ο Gliese 229B είναι το πρωτότυπο.

Ένας καστανός νάνος κάτω από 65 μάζες Δία δεν είναι σε θέση να κάψει λίθιο με θερμοπυρηνική σύντηξη σε οποιαδήποτε στιγμή της εξέλιξής του. Φασματικά δεδομένα υψηλής ποιότητας έδειξαν ότι ο Teide 1 είχε διατηρήσει την αρχική ποσότητα λιθίου του αρχικού μοριακού νέφους από το οποίο σχηματίστηκαν οι αστέρες των Πλειάδων. Αυτό απέδειξε την έλλειψη θερμοπυρηνικής σύντηξης στον πυρήνα του.

Το Teide 1 θεωρούνταν για αρκετό καιρό το μικρότερο αντικείμενο του Ηλιακού Συστήματος που είχε εντοπιστεί με άμεση παρατήρηση. Έκτοτε έχουν εντοπιστεί πάνω από 1800 καφέ νάνοι. Ορισμένοι βρίσκονται πολύ κοντά στη Γη, όπως οι Epsilon Indi Ba και Bb, ένα ζεύγος καφέ νάνων που συνδέονται βαρυτικά με ένα ηλιοειδές άστρο σε απόσταση περίπου 12 ετών φωτός από τον Ήλιο, και ο WISE 1049-5319 ένα δυαδικό σύστημα καφέ νάνων σε απόσταση περίπου 6,5 ετών φωτός.

Καλλιτεχνική αποτύπωση ενός νάνου L


Καλλιτεχνική αποτύπωση ενός νάνου Τ


Καλλιτεχνική αποτύπωση ενός νάνου Υ

Θέματα

Εδώ και μερικά χρόνια υπάρχει συζήτηση σχετικά με το ποιο κριτήριο πρέπει να χρησιμοποιηθεί για τον καθορισμό του διαχωρισμού μεταξύ ενός καφέ νάνου πολύ μικρής μάζας και ενός γιγάντιου πλανήτη (~13 μάζες Δία). Μια σχολή σκέψης βασίζεται στο σχηματισμό και μια άλλη στη φυσική του εσωτερικού.