Brun dværg

Opdagelse

Man talte om det, der blev kendt som brune dværge i 1960'erne. Der blev foreslået alternative navne for brune dværge, herunder planetar og substar. De forblev hypotetiske i årtier.

Tidlige teorier foreslog, at et objekt på mindre end 0,09 solmasser aldrig ville gennemgå normal stjerneteknisk udvikling. Opdagelsen af deuteriumforbrænding ned til 0,012 solmasser og virkningen af støvdannelse i de brune dværgers kølige ydre atmosfære i slutningen af 1980'erne satte spørgsmålstegn ved disse teorier. Sådanne objekter var imidlertid svære at finde, fordi de næsten ikke udsender synligt lys. Deres stærkeste emissioner er i det infrarøde (IR) spektrum, og jordbaserede IR-detektorer var dengang for upræcise til at kunne identificere brune dværge uden videre.

I mange år var bestræbelserne på at finde brune dværge forgæves. I 1988 blev GD 165B imidlertid opdaget, og den viste ingen af de kendetegn, som man kunne forvente af en rød dværgstjerne med lav masse. I dag er GD 165B anerkendt som prototype på en klasse af objekter, der nu kaldes "L-dværge". Selv om opdagelsen af den koldeste dværg var meget betydningsfuld på det tidspunkt, blev det diskuteret, om GD 165B skulle klassificeres som en brun dværg eller blot en stjerne med meget lav masse, fordi det observationelt er meget vanskeligt at skelne mellem de to.

Kort efter opdagelsen af GD 165B blev der rapporteret om andre brune dværg-kandidater. De fleste af dem kunne dog ikke leve op til deres kandidatur, fordi fraværet af lithium viste, at de var stjernedunkle objekter. Ægte stjerner vil forbrænde deres lithium inden for lidt over 100 millioner år (my), mens brune dværge ikke vil gøre det. Forvirrende nok har brune dværge temperaturer og lysstyrker svarende til nogle ægte stjerner. Med andre ord betyder påvisningen af lithium i atmosfæren af et objekt, at hvis det er ældre end 100 my, er det en brun dværg.

I 1994/5 ændrede studiet af brune dværge sig med opdagelsen af to konkrete substellare objekter (Teide 1 og Gliese 229B).

Den første bekræftede brune dværg blev opdaget i 1994. Den blev kaldt Teide 1 og blev fundet i den åbne Plejadernehob. Nature fremhævede "Brune dværge opdaget, officielt" på forsiden af det nummer. Afstanden, den kemiske sammensætning og Teide 1's alder blev fastlagt, fordi den befinder sig i den unge stjernehob Plejaderne. Teide 1's masse er 55 gange Jupiters masse og ligger klart under grænsen for stjernemasse.

Mere bemærkelsesværdigt var Gliese 229B, som viste sig at have en temperatur og luminositet langt under stjernernes område. Bemærkelsesværdigt nok viste dens nær-infrarøde spektrum tydeligt et metanabsorptionsbånd ved 2 mikrometer, et træk, som tidligere kun var blevet observeret i atmosfæren hos kæmpeplaneter og Saturns måne Titan. Denne opdagelse bidrog til at etablere endnu en anden spektralklasse, som er endnu koldere end L-dværge, nemlig "T-dværge", som Gliese 229B er prototypen for.

En brun dværg med en masse på under 65 Jupitermasser er ikke i stand til at forbrænde lithium ved termonuklear fusion på noget tidspunkt i løbet af sin udvikling. Spektraldata af høj kvalitet viste, at Teide 1 havde bevaret den oprindelige lithiummængde fra den oprindelige molekylære sky, hvorfra Plejaderne blev dannet. Dette beviste, at der ikke var termonuklear fusion i dens kerne.

Teide 1 blev i nogen tid betragtet som det mindste objekt i solsystemet, der var blevet identificeret ved direkte observation. Siden da er der blevet identificeret over 1800 brune dværge. Nogle er meget tæt på Jorden, f.eks. Epsilon Indi Ba og Bb, et par brune dværge, der er gravitationelt bundet til en sollignende stjerne omkring 12 lysår fra Solen, og WISE 1049-5319, et binært system af brune dværge omkring 6,5 lysår fra Solen.

Kunstnerisk indtryk af en L-dværg


Kunstnerisk indtryk af en T-dværg


Kunstnerisk indtryk af en Y-dværg

Problemer

I nogle år har der nu været debat om, hvilket kriterium der skal bruges til at definere adskillelsen mellem en brun dværg med meget lav masse og en kæmpeplanet (~13 Jupitermasser). En skole af tanker er baseret på dannelse, og en anden på indvendig fysik.