Mida rohkem teadlaste teoreetilisi teadmisi ja tehnilisi võimalusi omandavad, seda rohkem avastusi nad teevad. Näib, et kõik kosmoseobjektid on juba teada ja on vaja ainult selgitada nende omadusi. Kuid iga kord, kui astrofüüsikutel selline mõte tuleb, esitab Universum neile veel ühe üllatuse. Sageli aga ennustatakse selliseid uuendusi teoreetiliselt. Nende objektide hulka kuuluvad pruunid kääbused. Kuni 1995. aastani eksisteerisid need vaid pastaka otsas.
Saame tuttavaks
Pruunid kääbused on üsna ebatavalised tähed. Kõik nende peamised parameetrid on meile tuttavate valgustite omadustest väga erinevad, kuid sarnasusi on. Rangelt võttes on pruun kääbus tähealune objekt, see asub tegelike valgustite ja planeetide vahel. Nendel kosmilistel kehadel on suhteliselt väike mass - 12,57 kuni 80,35 Jupiteri analoogsest parameetrist. Nende soolestikus, nagu keskustesteised tähed, toimuvad termotuumareaktsioonid. Pruunide kääbuste erinevus seisneb vesiniku äärmiselt ebaolulises rollis selles protsessis. Sellised tähed kasutavad kütusena deuteeriumi, boori, liitiumi ja berülliumi. "Kütus" saab suhteliselt kiiresti otsa ja pruun kääbus hakkab jahtuma. Pärast selle protsessi lõppu muutub see planeeditaoliseks objektiks. Seega on pruunid kääbused tähed, mis ei lange kunagi Hertzsprung-Russelli diagrammi põhijadale.
Nähtamatud rändurid
Neid huvitavaid objekte eristavad mitmed muud märkimisväärsed omadused. Need on rändavad tähed, mis ei ole seotud ühegi galaktikaga. Teoreetiliselt võivad sellised kosmilised kehad kosmose avarustel surfata miljoneid aastaid. Üks nende olulisemaid omadusi on aga kiirguse peaaegu täielik puudumine. Ilma spetsiaalset varustust kasutamata on sellist objekti võimatu märgata. Astrofüüsikutel pole pikka aega sobivat varustust olnud.
Esimesed avastused
Pruunkääbuste tugevaim kiirgus langeb infrapunaspektri piirkonda. Selliste jälgede otsimist kroonis edu 1995. aastal, mil avastati esimene taoline objekt Teide 1. See kuulub spektriklassi M8 ja asub Plejaadide klastris. Samal aastal avastati Päikesest 20 valgusaasta kaugusel teine taoline täht Gliese 229B. See tiirleb ümber punase kääbuse Gliese 229A. Avastused hakkasid üksteise järel järgnema. Tänaseks on teadaüle saja pruuni kääbuse.
Erinevused
Pruune kääbusid ei ole lihtne tuvastada, kuna nad on paljuski sarnased planeetide ja heledate tähtedega. Oma raadiuses lähenevad nad ühel või teisel määral Jupiterile. Selle parameetri väärtus jääb ligikaudu samaks kogu pruunide kääbuste masside jaoks. Sellistes tingimustes on neid planeetidest äärmiselt raske eristada.
Pealegi pole kõik seda tüüpi kääbused võimelised toetama termotuumareaktsioone. Kergemad neist (kuni 13 Jupiteri massi) on nii külmad, et isegi deuteeriumi kasutavad protsessid on nende sügavuses võimatud. Kõige massiivsemad jahtuvad väga kiiresti (kosmilises mastaabis - 10 miljoni aastaga) ja muutuvad ka võimetuks termotuumareaktsioone. Teadlased kasutavad pruunide kääbuste eristamiseks kahte peamist meetodit. Esimene on tiheduse mõõtmine. Pruunid kääbusi iseloomustavad ligikaudu samad raadiuse ja ruumala väärtused ning seetõttu kuulub seda tüüpi objektide hulka tõenäoliselt kosmiline keha massiga 10 Jupiterit ja rohkem.
Teine viis on tuvastada röntgen- ja infrapunakiirgust. Ainult pruunid kääbused, kelle temperatuur on langenud planeedi tasemele (kuni 1000 K), ei saa sellise märgatava omadusega kiidelda.
Viis heledatest tähtedest eristamiseks
Väikese massiga valgusti on veel üks objekt, millest pruuni kääbust võib olla raske eristada. Mis on täht? See on termotuumakatel, kus kõik järk-järgult põleb.kerged elemendid. Üks neist on liitium. Ühest küljest lõpeb see enamiku tähtede sügavuses üsna kiiresti. Teisest küljest on selle osalusel toimuva reaktsiooni jaoks vajalik suhteliselt madal temperatuur. Selgub, et spektris liitiumjoontega objekt kuulub ilmselt pruunide kääbuste klassi. Sellel meetodil on oma piirangud. Liitium esineb sageli noorte tähtede spektris. Lisaks võivad pruunid kääbused poole miljardi aastaga ammendada kõik selle elemendi varud.
Metaan võib samuti olla tunnusmärk. Oma elutsükli lõppfaasis on pruun kääbus täht, mille temperatuur võimaldab tal koguneda muljetavaldav alt palju. Teised valgustid ei saa sellisesse olekusse jahtuda.
Pruunsete kääbuste ja tähtede eristamiseks mõõdetakse ka nende heledust. Valgustid tuhmuvad oma eksistentsi lõpus. Päkapikud jahutavad maha kogu "elu". Viimasel etapil muutuvad need nii tumedaks, et neid on võimatu tähtedega segi ajada.
Pruunid kääbused: spektra altüüp
Kirjeldatud objektide pinnatemperatuur varieerub sõltuv alt massist ja vanusest. Võimalikud väärtused ulatuvad planetaarsetest kuni kõige külmema klassi M tähtede omani. Nendel põhjustel määrati pruunide kääbuste jaoks algselt veel kaks spektritüüpi L ja T. Lisaks neile eksisteeris teoreetiliselt ka Y-klass. Tänaseks on selle tegelikkus kinnitust leidnud. Peatume iga klassi objektide omadustel.
L-klass
Esimesse tüüpi mainitud tähed erinevad eelmise klassi M esindajatest mitte ainult titaanoksiidi ja vanaadiumi, vaid ka metallhüdriidide neeldumisribade poolest. Just see tunnus võimaldas eristada uut klassi L. Samuti leiti mõnede sellesse kuuluvate pruunide kääbuste spektris leelismetallide ja joodi jooni. 2005. aastaks oli avastatud 400 sellist rajatist.
T-klass
T-kääbuseid iseloomustab metaaniribade olemasolu infrapuna lähialas. Sarnaseid omadusi leidus varem vaid päikesesüsteemi gaasihiiglastel, aga ka Saturni kuul Titanil. L-kääbustele iseloomulikud hüdriidid FeH ja CrH asendatakse T-klassis leelismetallidega, nagu naatrium ja kaalium.
Teadlaste oletuste kohaselt peaks sellistel objektidel olema suhteliselt väike mass – mitte rohkem kui 70 Jupiteri massi. Pruunid T-kääbused on paljuski sarnased gaasihiiglastega. Nende iseloomulik pinnatemperatuur varieerub vahemikus 700–1300 K. Kui sellised pruunid kääbused kunagi kaamera objektiivi satuvad, on fotol roosakassinised objektid. Seda efekti seostatakse naatriumi ja kaaliumi, aga ka molekulaarsete ühendite spektrite mõjuga.
Y-klass
Viimane spektritüüp on pikka aega eksisteerinud ainult teoreetiliselt. Selliste objektide pinnatemperatuur peaks olema alla 700 K, st 400 ºС. Nähtavas piirkonnas selliseid pruune kääbusi ei tuvastata (foto ei tööta üldse).
Kuid 2011. aAmeerika astrofüüsikud teatasid mitme sarnase külma objekti avastamisest, mille temperatuur jääb vahemikku 300–500 K. Üks neist, WISE 1541-2250, asub Päikesest 13,7 valgusaasta kaugusel. Teise, WISE J1828+2650, pinnatemperatuur on 25°C.
Päikese kaksik on pruun kääbus
Lugu sellistest huvitavatest kosmoseobjektidest oleks puudulik, kui ei mainitaks Surmatähte. Nii nimetatakse mõne teadlase oletuste kohaselt hüpoteetiliselt eksisteerivat Päikese kaksikut, mis asub temast 50-100 astronoomilise ühiku kaugusel väljaspool Oorti pilve. Astrofüüsikute sõnul on väidetav objekt meie valgustite paar ja möödub Maast iga 26 miljoni aasta järel.
Hüpotees on seotud paleontoloogide David Raupi ja Jack Sepkowski oletusega bioloogiliste liikide perioodilise massilise väljasuremise kohta meie planeedil. Seda väljendati 1984. aastal. Üldiselt on teooria üsna vastuoluline, kuid selle kasuks on argumente.
Surmatäht on nende väljasuremiste üks võimalik seletus. Sarnane oletus tekkis korraga kahes erinevas astronoomirühmas. Nende arvutuste kohaselt peaks Päikese kaksik liikuma mööda väga piklikku orbiiti. Meie valgustile lähenedes häirib see komeete, mis "asuvad" suurel hulgal Oorti pilve. Selle tulemusena suureneb nende kokkupõrgete arv Maaga, mis viib organismide surmani.
"Surmatäht" või Nemesis, asseda nimetatakse ka, see võib olla pruun, valge või punane kääbus. Tänaseni pole aga leitud ühtegi selle rolli jaoks sobivat objekti. On oletatud, et Oorti pilve tsoonis on veel tundmatu hiidplaneet, mis mõjutab komeetide orbiite. See tõmbab jääplokke enda poole, vältides seeläbi nende võimalikku kokkupõrget Maaga, see tähendab, et see ei toimi üldse nagu hüpoteetiline Surmatäht. Samas puuduvad tõendid ka planeedi Tyche (st Nemesise õe) olemasolu kohta.
Pruunid kääbused on astronoomide jaoks suhteliselt uued objektid. Nende kohta on veel palju infot hankida ja analüüsida. Juba tänapäeval eeldatakse, et sellised objektid võivad olla paljude tuntud tähtede kaaslased. Raskused seda tüüpi kääbuste uurimisel ja tuvastamisel seavad teaduslikule varustusele ja teoreetilisele arusaamisele uue kõrge lati.
