A rejtélyes barna törpék
Egyesek elvetélt csillagok, mások szuperbolygók?
A csillagok óriási gázködökben alakulnak ki. Az azokban megjelenő anyagcsomósodások ugyanis tömegvonzásukkal egyre több gázt kezdenek magukba szippantani, így létrejönnek a csillagmagok és a körülöttük keringő akkréciós (anyagbefogási) korongok. Ha pedig egy mag megfelelő tömegűre hízik, akkor a gáz összehúzódása során úgy megnövekszik a sűrűsége, hogy emiatt a belseje kb. 10-15 millió Kelvin-fokra hevül, a hatalmas hőmérséklet és nyomás mellett pedig beindul a hidrogénfúzió (a hidrogénatomok héliumatomokká való egyesülése), melynek révén hatalmas energia szabadul fel, s felragyog egy új csillag.
Shiv Kumar amerikai asztronómus azonban már 1963-ban felvetette, hogy a csillagképződés során olyan égitestek is létrejöhetnek, melyek tömege nem elegendő a hidrogénfúzió beindulásához, így megrekednek a nappá válás útján. Honfi- és pályatársa, Jill Tarter barna törpéknek nevezte el a feltételezett objektumokat, 1995-ben pedig fel is fedezték az elsőt, máig pedig több száz hasonló égitestre bukkantak rá a csillagászok. Megjegyzendő viszont, hogy a megnevezésük pontatlan. Színük ugyanis pirosas, ám mivel korábban már felfedezték a vörös törpecsillagokat – röviden: vörös törpéket –, így jobb híján barna törpékként jegyezték be az égi objektumok újabb csoportját, melynek tagjai vagy egy csillag körül keringenek, vagy magányosan, esetleg párokat alkotva s egymás körül keringve róják útjukat a naprendszerek közti űrben.
Keletkezésük modellezése szerint magjukban megszületésükkor beindul a lítium-, illetve a deutériumfúzió (a deutérium a hidrogén egyik izotópja), melyekhez alacsonyabb hőmérséklet is elegendő, mint a hidrogénatomok egyesüléséhez, ám mindössze százezer év múltán a fúzió leáll, s ezután a barna törpe már csak hűl, és lassan zsugorodik. Összehúzódása azonban elegendő energiát termel ahhoz, hogy gyenge elektromágneses sugárzást, elsősorban infravörös sugárzást, vagyis hőt bocsásson ki magából, látható fénye viszont nagyon halvány.
Mekkorák ezek az égitestek, s miként jönnek létre? A kutatások szerint legfeljebb 70-90-szer nagyobb tömegűek, mint a Jupiter – nagyobb tömeg esetén már beindul a hidrogénfúzió –, s legalább 5-13 Jupiter tömegűek, ami már elegendő ahhoz, hogy fuzionálni kezdjen a lítium, a deutérium. Keletkezésük kérdésére pedig több válasz adható. Vagy kevés gáz található a környezetükben, ezért nem tudnak kellő tömegűre hízni, vagy több tagból álló formálódó csillagrendszerekből dobódnak ki gravitációs erőhatások miatt, mielőtt még magukba gyűjthetnék a szükséges gázmennyiséget. De egyes közeli csillagok ionizáló sugárzása is elpárologtathatja, vagy más csillagokkal való találkozásokkor azok gravitációs erőhatása is elpusztíthatja az akkréciós korongokat, mielőtt az alakulófélben lévő csillagmagok elegendő anyagot vonzanának magukba. A Heidelbergi Egyetem Andreas Quirrenbach professzor által vezetett kutatócsoportja pedig a közelmúltban érdekes felfedezést tett. Kiderítették, hogy a Nu Ophiuchi csillag körül két barna törpe kering, melyek közül az egyik 530, a másik pedig 3185 földi nap alatt kerüli meg a csillagát, tehát míg a hozzá közelebb lévő hatszor, addig a távolabbi egyszer tesz meg egy teljes kört. Ez a keringési mód, az ún. 6 : 1 rezonáns konfiguráció pedig erősen arra utal, hogy a két égitest a bolygókhoz hasonlóan a protoplanetáris korongban alakult ki, és ott is maradtak, stabil pályarezonanciába állva be. Így lehetséges, hogy míg egyes barna törpék elvetélt csillagok, addig mások afféle szuperbolygók. És tény, hogy vannak napokhoz, illetve planétákhoz hasonló barna törpék.
A Delaware-i Egyetem kutatói John Gizis professzor irányítása mellett kiderítették, hogy a 2MASS 0335 + 23 katalógusjelű, fiatal és ezért meleg barna törpe erősebb flereket (napkitöréseket) produkál, mint központi csillagunk, s ezek révén jobban kifényesedik, mint a Nap a saját flerjeikor. Ugyanakkor az Arizonai Egyetem dr. Apai Gábor amerikai magyar tudós által vezetett kutatócsapata a Luhman 16B nevű barna törpét vizsgálva felfedezte, hogy a Jupiter légköréhez hasonlóan atmoszférájában az Egyenlítővel párhuzamosan nagy sebességű szelek fújnak, elosztva légkörében a belsejéből áramló hőt, sarkvidékei fölött pedig – Naprendszerünk óriásához hasonlóan – légörvények kavarognak. E barna törpe atmoszférája tehát nagyon hasonlít a Jupiterére. A Kaliforniai Santa Cruz Egyetem Andrew Skemer által irányított kutatói pedig az eddig felfedezett leghidegebb, WISE 0855 katalógusjelű barna törpe légkörében vízfelhők jelenlétét mutatták ki.
Végezetül említést érdemel néhány rendkívül különös barna törpe. A NASA Spitzer űrtávcsöve által szolgáltatott adatok szerint három barna törpe elképesztő gyorsasággal, akár 360 000 km/h sebességet is elérve pörög a tengelye körül, mintegy egy óra alatt téve meg egy fordulatot, mely sebességet túllépve a centrifugális erő már szétszakítaná őket. A HS 2231 + 2441 katalógusjelű rendszert pedig egy fehér törpe és egy barna törpe alkotja, mely páros eredetileg egy, a Naphoz hasonló csillagból és annak kísérőjéből állt. Majd miután az előbbi elérte a vörös óriás állapotot, az utóbbi bekerült annak kitágult burkába, ám nem semmisült meg, sőt a csillag külső rétegével érintkezve olyan erős súrlódást idézett elő abban, hogy az így felgyülemlő energia egy óriási robbanásban szabadult fel, mely időnap előtt szétfújta a csillag nagy részét, csak a magját hagyva meg mint fehér törpét.
A barna törpék érdekes világa további kutatásokat érdemel.
Lajos Mihály
