ככל שהידע התיאורטי והיכולות הטכניות של מדענים הופכים יותר, כך הם מגלים יותר תגליות. נראה כי כל אובייקטי החלל כבר ידועים ויש צורך רק להסביר את תכונותיהם. עם זאת, בכל פעם שלאסטרופיזיקאים יש מחשבה כזו, היקום מציג בפניהם הפתעה נוספת. עם זאת, לעתים קרובות, חידושים כאלה צפויים באופן תיאורטי. חפצים אלה כוללים גמדים חומים. עד 1995, הם היו קיימים רק בקצה העט.
בואו נכיר
גמדים חומים הם כוכבים יוצאי דופן למדי. כל הפרמטרים העיקריים שלהם שונים מאוד מהמאפיינים של גופי התאורה המוכרים לנו, עם זאת, יש קווי דמיון. באופן קפדני, ננס חום הוא עצם תת-כוכבי, הוא תופס עמדת ביניים בין המאורות בפועל וכוכבי הלכת. לגופים קוסמיים אלה יש מסה קטנה יחסית - מ-12.57 עד 80.35 של הפרמטר המקביל של צדק. במעיים שלהם, כמו במרכזיםכוכבים אחרים, מתרחשות תגובות תרמו-גרעיניות. ההבדל בין גמדים חומים הוא תפקידו הבלתי משמעותי ביותר של מימן בתהליך זה. כוכבים כאלה משתמשים בדוטריום, בורון, ליתיום ובריליום כדלק. "דלק" אוזל מהר יחסית, והגמד החום מתחיל להתקרר. לאחר השלמת תהליך זה, הוא הופך לאובייקט דמוי כוכב לכת. לפיכך, ננסים חומים הם כוכבים שלעולם אינם נופלים ברצף הראשי של דיאגרמת הרצספרונג-ראסל.
נוודים בלתי נראים
האובייקטים המעניינים האלה מובחנים בכמה מאפיינים מדהימים אחרים. הם כוכבים נודדים שאינם קשורים לשום גלקסיה. תיאורטית, גופים קוסמיים כאלה יכולים לגלוש במרחבי החלל במשך מיליוני שנים רבות. עם זאת, אחד המאפיינים המשמעותיים ביותר שלהם הוא היעדר כמעט מוחלט של קרינה. אי אפשר להבחין בחפץ כזה ללא שימוש בציוד מיוחד. לאסטרופיזיקאים לא היה ציוד מתאים במשך תקופה ארוכה למדי.
תגליות ראשונות
הקרינה החזקה ביותר של ננסים חומים נופלת על אזור הספקטרלי האינפרא אדום. החיפוש אחר עקבות מסוג זה הוכתר בהצלחה בשנת 1995, כאשר התגלה העצם הראשון מסוג זה, טיידה 1. הוא שייך למחלקה הספקטרלית M8 וממוקם בצביר הפליאדות. באותה שנה התגלה כוכב נוסף כזה, Gliese 229B, במרחק של 20 שנות אור מהשמש. הוא סובב סביב הגמד האדום Gliese 229A. גילויים החלו לבוא בזו אחר זו. עד היום זה ידועיותר ממאה גמדים חומים.
הבדלים
גמדים חומים אינם קלים לזיהוי בגלל הדמיון שלהם במובנים רבים לכוכבי לכת וכוכבי אור. ברדיוס שלהם הם מתקרבים לצדק במידה כזו או אחרת. בערך אותו ערך של פרמטר זה נשאר עבור כל טווח ההמונים של גמדים חומים. בתנאים כאלה, קשה מאוד להבחין ביניהם מכוכבי לכת.
חוץ מזה, לא כל הגמדים מהסוג הזה מסוגלים לתמוך בתגובות תרמו-גרעיניות. הקלים שבהם (עד 13 מסות צדק) כל כך קרים שאפילו תהליכים המשתמשים בדוטריום אינם אפשריים במעמקיהם. המאסיביים ביותר מהר מאוד (בקנה מידה קוסמי - בעוד 10 מיליון שנים) מתקררים וגם הופכים לא מסוגלים לשמור על תגובות תרמו-גרעיניות. מדענים משתמשים בשתי שיטות עיקריות כדי להבחין בין גמדים חומים. הראשון הוא מדידת צפיפות. ננסים חומים מאופיינים בערך באותם ערכים של רדיוס ונפח, ולפיכך גוף קוסמי עם מסה של 10 צדק ומעלה שייך ככל הנראה לסוג זה של עצמים.
הדרך השנייה היא לזהות קרינת רנטגן ואינפרא אדום. רק גמדים חומים, שהטמפרטורה שלהם ירדה לרמה הפלנטרית (עד 1000 K), לא יכולים להתפאר במאפיין כל כך בולט.
הדרך להבחין מכוכבי אור
אור בעל מסה קטנה הוא עוד עצם שממנו קשה להבחין בין גמד חום. מה זה כוכב? זהו דוד תרמו-גרעיני, שבו הכל נשרף בהדרגה.אלמנטים קלים. אחד מהם הוא ליתיום. מצד אחד, במעמקי רוב הכוכבים, זה נגמר די מהר. מצד שני, נדרשת טמפרטורה נמוכה יחסית לתגובה בהשתתפותה. מסתבר שהעצם עם קווי ליתיום בספקטרום שייך כנראה למחלקת הגמדים החומים. לשיטה זו יש מגבלות. ליתיום קיים לעתים קרובות בספקטרום של כוכבים צעירים. בנוסף, ננסים חומים יכולים למצות את כל הרזרבות של יסוד זה בתקופה של חצי מיליארד שנים.
מתאן יכול להיות גם סימן היכר. בשלבים האחרונים של מחזור חייו, ננס חום הוא כוכב שהטמפרטורה שלו מאפשרת לו לצבור כמות מרשימה. גופי תאורה אחרים אינם יכולים להתקרר למצב כזה.
כדי להבחין בין ננסים חומים לכוכבים, נמדדת גם בהירותם. המאורות מתעמעמים בסוף קיומם. גמדים מתקררים כל ה"חיים". בשלבים האחרונים הם הופכים כהים עד כדי כך שאי אפשר לבלבל אותם עם כוכבים.
גמדים חומים: סוג ספקטרלי
טמפרטורת פני השטח של העצמים המתוארים משתנה בהתאם למסה ולגיל. ערכים אפשריים נעים בין כוכבי הלכת לאלו האופייניים לכוכבי המעמד הקרים ביותר M. מסיבות אלו זוהו במקור שני סוגים ספקטרליים נוספים, L ו-T, עבור גמדים חומים. בנוסף אליהם, הייתה קיימת בתיאוריה גם מעמד Y. עד כה, המציאות שלו אושרה. הבה נתעכב על המאפיינים של האובייקטים של כל אחת מהמעמדות.
Class L
כוכבים השייכים לסוג הראשון של אלה שהוזכרו נבדלים מנציגי הכיתה הקודמת M על ידי נוכחותן של פסי ספיגה לא רק של תחמוצת טיטניום ונדיום, אלא גם של הידרידים מתכתיים. תכונה זו היא שאפשרה להבחין בסוג חדש L. כמו כן, נמצאו קווים של מתכות אלקליות ויוד בספקטרום של כמה גמדים חומים השייכים לו. עד 2005, 400 מתקנים כאלה התגלו.
Class T
גמדים T מאופיינים בנוכחות של פסי מתאן בטווח האינפרא אדום הקרוב. תכונות דומות נמצאו בעבר רק בענקי הגז של מערכת השמש, כמו גם בירח טיטאן של שבתאי. ההידרידים FeH ו-CrH, האופייניים לגמדים L, מוחלפים בדרגת T במתכות אלקליות כמו נתרן ואשלגן.
לפי ההנחות של מדענים, עצמים כאלה צריכים להיות בעלי מסה קטנה יחסית - לא יותר מ-70 מסה של צדק. גמדים חומים T דומים במובנים רבים לענקי גזים. טמפרטורת פני השטח האופיינית שלהם נעה בין 700 ל-1300 K. אם ננסים חומים כאלה ייפלו אי פעם לתוך עדשת המצלמה, התמונה תראה אובייקטים כחולים-ורדרדים. השפעה זו קשורה להשפעת הספקטרום של נתרן ואשלגן, כמו גם תרכובות מולקולריות.
Class Y
הסוג הספקטרלי האחרון קיים זמן רב רק בתיאוריה. טמפרטורת פני השטח של חפצים כאלה צריכה להיות מתחת ל-700 K, כלומר 400 ºС. בטווח הנראה לא מזהים גמדים חומים כאלה (התמונה לא תעבוד בכלל).
עם זאת, ב-2011אסטרופיזיקאים אמריקאים הכריזו על גילוי של כמה עצמים קרים דומים עם טמפרטורות הנעות בין 300 ל-500 K. אחד מהם, WISE 1541-2250, ממוקם במרחק של 13.7 שנות אור מהשמש. השני, WISE J1828+2650, טמפרטורת פני השטח של 25°C.
תאום השמש הוא גמד חום
סיפור על חפצי חלל מעניינים כאלה לא יהיה שלם מבלי להזכיר את כוכב המוות. זהו שמו של התאום הקיים היפותטי של השמש, על פי הנחותיהם של כמה מדענים, הממוקם במרחק של 50-100 יחידות אסטרונומיות ממנו, מחוץ לענן אורט. לפי אסטרופיזיקאים, העצם לכאורה הוא זוג מאורות שלנו ועובר ליד כדור הארץ כל 26 מיליון שנה.
ההשערה קשורה להנחה של הפליאונטולוגים דיוויד ראפ וג'ק ספקובסקי לגבי הכחדה המונית תקופתית של מינים ביולוגיים על הפלנטה שלנו. זה בא לידי ביטוי ב-1984. באופן כללי, התיאוריה שנויה במחלוקת, אבל יש טיעונים לטובתה.
כוכב המוות הוא אחד ההסברים האפשריים להכחדות האלה. הנחה דומה עלתה בו-זמנית בשתי קבוצות שונות של אסטרונומים. לפי החישובים שלהם, התאום של השמש צריך לנוע לאורך מסלול מוארך מאוד. כאשר מתקרבים לאורה שלנו, זה מפריע לשביטים, במספרים גדולים "מאכלסים" את ענן אורט. כתוצאה מכך, מספר ההתנגשויות שלהם עם כדור הארץ גדל, מה שמוביל למוות של אורגניזמים.
"כוכב המוות", או נמסיס, כמוזה נקרא גם, זה יכול להיות גמד חום, לבן או אדום. אולם עד היום לא נמצאו חפצים המתאימים לתפקיד זה. ישנן הצעות שבאזור ענן אורט ישנו כוכב לכת ענק עדיין לא ידוע שמשפיע על מסלולי שביטים. הוא מושך אליו גושי קרח, ובכך מונע את התנגשותם האפשרית עם כדור הארץ, כלומר אינו פועל כלל כמו כוכב המוות ההיפותטי. עם זאת, גם אין ראיות לקיומו של כוכב הלכת Tyche (כלומר, אחותו של נמסיס).
גמדים חומים הם עצמים חדשים יחסית לאסטרונומים. יש עדיין מידע רב עליהם שניתן להשיג ולנתח. כבר היום מניחים שעצמים כאלה יכולים להיות בני לוויה של כוכבים ידועים רבים. הקשיים במחקר ובזיהוי סוג זה של גמדים מציבים רף גבוה חדש לציוד מדעי ולהבנה תיאורטית.
