تعریف کوتوله های قهوه ای
در این مقاله می خواهیم درباره ی اجرامی صحبت کنیم که بزرگ تر از سیارات و کوچکتر از ستاره ها هستند، اما در عین حال نه ستاره هستند و نه سیاره. ستاره شناسان این اجرام را کوتوله های قهوه ای می نامند.
خصوصیات و نحوه شکل گیری
بر خلاف نام “کوتوله ی قهوه ای”، این اجرام چندان قهوه ای رنگ هم نیستند. کوتوله های قهوه ای، با جرمی در محدوده ی ۱۲ برابر جرم مشتری تا نصف جرم خورشید، می توانند مانند ستارگان از خود نور منتشر می کنند اما مقدار این نور معمولا زیاد نیست. بزرگ ترین و جوان ترین آنها معمولا داغ هستند و درخشش ثابتی از نور گرم را از خود منتشر می کنند. از این فاصله، این ستاره ها ممکن است از عموزاده های خود، یعنی کوتوله های قرمز غیر قابل تشخیص باشند. در مقابل، کوچک ترین و قدیمی ترین کوتوله های قهوه ای به سختی قابل مشاهده هستند و از خود تابش هایی در بخش طیفی مادون قرمز منتشر می کنند. اگرچه، در بیشتر مواقع کوتوله های قهوه ای بین این دو مورد قرار می گیرند و معمولا به رنگ سرخ کمرنگ بوده و درخششی ملایم دارند.
بر خلاف ستارگان، درخشش کوتوله های قهوه ای از گرمای ناشی از انفجارات هسته ای مرکزشان نشات نمی گیرد. در عوض، نور و گرمای آنها از شکل گیری اولیه خود برجای مانده است. این اجرام مانند ستارگان رشته ی اصلی از فروپاشی ابرهای گاز و گرد و غبار (درست مانند ستارگان اما به مقدار کمتر) متولد می شوند، جاذبه مواد را محکم در کنار هم نگه می دارد و یک پیش ستاره ی جوان را در مرکز به وجود می آورد.
در ستارگان رشته ی اصلی، جاذبه تا جایی به سمت داخل فشار وارد می کند که همجوشی هیدروژن در هسته آغاز شود. اما کوتوله های قهوه ای هرگز به این مرحله ی مهم نمی رسند. در عوض، قبل از آنکه دما تا حدی بالا رود که همجوشی هیدروژن آغاز شود، موادی که توسط جاذبه کنار هم بسته بندی شده اند به مرحله ی پایداری رسیده و به کوتوله قهوه ای تبدیل می شوند.
در هنگام تولد کوتوله های قهوه ای به دلیل فروپاشی گرانشی مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می شود. اما این انرژِی درون موادی که در حال فروریزش هستند به دام افتاده و برای ده ها میلیون سال در آنجا گیر می کند. اگرچه، بعد از شکل گیری این گرمای به دام افتاده به آرامی و با دمایی متوسط طی میلیون ها سال به فضا منتشر می شود. با خروج این گرما، کوتوله قهوه ای به آرامی شروع به کم نور شدن می کند و رنگ آن از سرخ آتشین به سرخابی خال دار و فروسرخ نامرئی تغییر می کند. هرچه جرم کوتوله قهوه ای در آغاز تولد بیشتر باشد، گرمای بیشتری می تواند به دام اندازد و برای مدت زمان طولانی تری می تواند شبیه به ستاره ها زندگی کند.
تصویر پس زمینه کیهانی از فاصله ۳۰ سال نوری. دایره های قرمز نشان دهنده ی کوتوله های قهوه ای هستند که توسط کاوشگر نقشه بردار فروسرخ میدان وسیع ناسا کشف شده اند
چرا کوتوله های قهوه ای سیاره نیستند؟
تا اینجا ممکن است وسوسه شویم که کوتوله های قهوه ای را تنها به عنوان گونه ای عجیب و غریب از سیارات بزرگ طبقه بندی کنیم.
از آنجا که کوتوله های قهوه ای جرم کمی دارند، به خصوص با توجه به افزایش انواع سیارات گازی به راحتی می توان آنها را با سیارات عظیم اشتباه گرفت. به طور مشابه، عدم همجوشی آنها نیز همین اشتباهات را ایجاد می کند زیرا سیارات نیز هیچ منبع انرژی جدیدی ندارند تا بتواند برای میلیاردها یا تیلیاردها سال همجوشی هسته ای آنها را تامین کند. به علاوه، سیارات نیز به آرامی و به طور پایدار سرد می شوند. و در آخر کوتوله های قهوه ای نیز مانند سیارات می توانند جوی دارای شفق قطبی، ابرها و حتی اتم ها داشته باشند.
یکی از راه های بیان تفاوت بین این دو این است که کوتوله های قهوه ای، مانند همه ی ستاره ها، از خود نور منتشر می کنند اما سیارات از این ویژگی برخوردار نیستند. با این وجود خطی که کوتوله های قهوه ای سرد را از سیارات جدا می کند می تواند بسیار نازک باشد. برخی از کوتوله های قهوه ای به اندازه ی کافی سرد هستند تا اتمسفری مانند سیارات گازی داشته و بتوانند آن را حفظ کنند. همچنین کوتوله های قهوه ای می توانند میزبان سیارات باشند، از طرفی سیارات گازی نیز می توانند در مدارهای اطراف خود قمر داشته باشند. بنابراین چطور می توان به طور قطع مشخص کرد که یک جرم شناور در فضا یک کوتوله قهوه ای است یا یک سیاره؟
اکثر کوتوله های قهوه ای در بازی خاصی شرکت دارند. اجرامی که در هسته ی خود نیاز به همجوشی هیدروژن به هلیوم دارند برای رسیدن به دما و فشار بالا، لازم است که به آستانه مشخصی از جرم (در حدود ۸۰ برابر جرم مشتری) برسند، و همین مسئله است که این اجرام را به ستاره تبدیل می کند. اما یک آستانه ی بسیار پایین تری در حدود ۱۳ برابر جرم مشتری نیز وجود دارد، ، که در آن نوع دیگری از همجوشی اتفاق می افتد.
در این مجموعه بسیار خنک تر، دوتریوم یا همان هیدروژن سنگین ( که فقط یک پروتون و یک نوترون است که در هسته به هم چسبیده شده اند) می تواند توسط یک پروتون سرگردان ضربه خورده و به هلیوم-۳ (یکی از ایزوتوپ های هلیوم) تبدیل شود که این فرایند مقدار کمی انرژی آزاد می سازد.
بنابراین برای تشخیص کوتوله های قهوه ای از سیارات، اتحادیه بین المللی نجوم، هر شی را که جرم کافی برای همجوشی دوترویم داشته باشد یک کوتوله قهوه ای در نظر می گیرد، در حالی که دیگر اشیا با جرم کمتر به عنوان سیاره در نظر گرفته می شوند.
از آنجا که کوتوله های قهوه ای حلقه ی مفقوده ای بین سیارات غول پیکر گازی مانند مشتری و ستارگان کوچک مانند کوتوله های سرخ هستند می توان آنها را پلی میان ستارگان و سیارات در نظر گرفت که می توانند بینش های جدیدی را در هر دو مورد به ستاره شناسان ارائه دهند.
بیشتر بخوانید:
کوتوله های سفید چگونه تشکیل می شوند؟
همه چیز درباره نسبیت عام اینشتین
منبع مقاله: www.space.com ، www.space.com
مترجم: لیلا رضایی
