Rudoji nykštukė - tai objektas, sudarytas iš tų pačių medžiagų, kaip ir žvaigždės, tačiau jo masė nepakankama vandenilio sintezei (vandenilio atomų jungimuisi į helio atomus). Branduolių sintezė yra tai, dėl ko žvaigždės švyti. Rudosios nykštukės nėra pakankamai masyvios, kad tai galėtų vykti, todėl jos nėra įprastos žvaigždės. Kita vertus, jos nėra ir įprastos planetos milžinės, nes švyti. Manoma, kad jų yra daug, tačiau jų rasta nedaug, nes jų absoliutus dydis yra mažas.

Jų masė yra tarp sunkiausių dujinių milžinių ir lengviausių žvaigždžių, o viršutinė riba yra maždaug 75-80 kartų didesnė už Jupiterio masę (M J). Manoma, kad didesnės nei 13 M Jrudosios nykštukės degina deuterį, o didesnės nei ~65 M J, degina ir litį.

Nepaisant jų pavadinimo, dauguma rudųjų nykštukių žmogaus akiai atrodo purpurinės spalvos. Artimiausia žinoma rudoji nykštukė yra WISE 1049-5319, esanti už maždaug 6,5 šviesmečių nuo mūsų - 2013 m. atrasta rudųjų nykštukių dvinarė sistema.

Kas jos yra ir kaip jos susidaro

Rudosios nykštukės — tai tarpplanetiniai ir tarpžvaigždiniai objektai, susidarantys panašiai kaip žvaigždės: iš besikraunančios dujinės debesies. Tačiau jų masė per maža, kad centre užsivestų pastovi vandenilio branduolių sintezė. Gali būti ir kitų formacijos scenarijų: fragmentacija protoplanetiniuose diskuose ar susidarymas kaip „perdidėta“ planeta. Dėl skirtingo susidarymo būdo jų masės, orbitos ir aplinkos savybės gali būti įvairios.

Fizikinės savybės

  • Masė: paprastai ~13–80 MJ, viršutinė riba (~75–80 MJ) — kiek maždaug reikalinga, kad prasidėtų pastovi vandenilio sintezė.
  • Termobranduoliniai procesai: deuterio deginimas vyksta maždaug nuo 13 MJ, o ličio degeneracija/degimas — maždaug >60–65 MJ. Tai vienas iš būdų atskirti masyvesnes rudąsias nykštukes nuo lengvesnių.
  • Spindulys: dėl elektronų degeneracijos slėgio spindulys yra panašus į Jupiterio, ir net didėjant masei spindulys keičiasi nežymiai.
  • Temperatūra ir spalva: paviršinės temperatūros svyruoja nuo kelių tūkstančių kelvinų (šviesiausios L klasės) iki kelių šimtų kelvinų (Y klasė). Matomoje šviesoje jos dažnai atrodo raudonos arba purpurinės (purpurinės spalvos nuoroda), tačiau didžioji jų emisija yra infraraudonajame diapazone.

Spektroklasifikacija ir atmosfera

Rudųjų nykštukių spektrai priskiriami klasėms L, T ir Y, kurios atspindi skirtingas temperatūras ir chemines aplinkas. Atmosferose randama molekulinių absorbcijų ženklų (pvz., CH4 — metanas, H2O — vanduo) ir metalų bei alka­lių linijų. Karštesnėse L klasės nykštukėse gali formuotis debesys iš geležies ir silikatų; vėsesnėse T ir Y klasėse matomi stiprūs metano ir amoniako požymiai.

Observavimo ypatumai

Rudųjų nykštukių aptikimas dažniausiai vyksta naudojant infraraudonųjų spindulių teleskopus ir plačius apžvalgos projektus, tokius kaip WISE, 2MASS ar SDSS. Dėl mažo švytėjimo ir žemos temperatūros jos yra labai blankios matomoje šviesoje, todėl radimas priklauso nuo jautrių IR stebėjimų. Absoliutus švytėjimas (žr. absoliutus dydis) daugeliu atvejų yra silpnas, todėl daug jaunų ar tolimų rudųjų nykštukių lieka nepastebėtos.

Evoliucija ir amžiaus įtaka

Skirtingai nei žvaigždės, rudosios nykštukės neturi ilgalaikės branduolinės energijos šaltinio; jos pamažu vėssta ir tamsėja. Todėl jų spindulys ir temperatūra labai priklauso nuo amžiaus: jaunos, masyvios rudės nykštukės gali būti šiltesnės ir šviesesnės nei senos, mažesnės masės, net jei turi tą pačią masę — tai sukelia amžiaus ir masės neapibrėžtumą stebėjimuose (age–mass degeneracy).

Ribos tarp planetos ir nykštukės

Skirtis tarp didelės planetos ir rudosios nykštukės dažnai nustatoma pagal masę ir branduolinių reakcijų galimybę: deuterio degeneravimo slenkstis (~13 MJ) ir vandenilio sintezės riba (~75–80 MJ). Tačiau kilmė (ar objektas susiformavo kaip žvaigždė, ar kaip planeta protoplanetiniame diske) taip pat yra svarbi klasifikacijoje ir kartais sunkiai nustatoma.

Įdomūs faktai ir pavyzdžiai

  • WISE 1049-5319 (dar vadinama Luhman 16) — artimiausia žinoma rudoji nykštukė; įvardijama straipsnyje kaip WISE 1049-5319, atrasta 2013 m. Tai dvinarė sistema maždaug už 6,5 šviesmečių.
  • Rudingas pavadinimas kilęs iš to, kad seniau manyta, jog jos yra rudos — tačiau stebint infraraudonai dažnai vyrauja purpuriniai/ružavi atspalviai matomoje šviesoje (purpurinės spalvos).
  • Daugelis yra įvardijami kaip „perėjimo“ objektai tarp planetų milžinių ir žvaigždžių, todėl jų tyrimai svarbūs suprantant planetų bei žvaigždžių formavimąsi.

Kodėl jos svarbios astronomijai?

Rudosios nykštukės padeda suprasti žvaigždžių ir planetų formavimosi procesus, atmosferų fiziką prie žemų temperatūrų, taip pat prisideda prie galaktinės masės ir kintamųjų objektų skaitlingumo įvertinimo. Jas aptikti ir ištirti galima infraraudonaisiais instrumentais, o nauji teleskopai (tiek žemėje, tiek kosmose) leidžia aptikti vėsesnes, silpnesnes Y klasės nykštukes ir geriau suprasti jų populiacijas.

Santrauka: rudosios nykštukės — tarpiniai objektai tarp planetų ir žvaigždžių, kurių masė per maža, kad vyktų pastovi vandenilio sintezė. Jos vėsta ir tamsėja su laiku, dažniausiai geriausiai matomos infraraudonajame diapazone, turi įdomias atmosferas ir vaidina svarbų vaidmenį kosmologijoje bei formavimosi teorijose.