Астронет - Протозірки
До недавніх пір всі компактні небесні об'єкти, які спостерігаються за межею Сонячної системи, були зірками. Однак за останні роки знайдені порівняно невеликі тіла, що заповнюють по масі проміжок між зірками і планетами. У зв'язку з цим виникла необхідність чітко визначити, що таке зірка, що таке планета і чи існує між ними проста межа або ж група об'єктів з проміжними властивостями.
Почнемо з планет. Виявлені в останні роки за межею Сонячної системи планети-гіганти перевищують за масою Юпітер (MJ
Якщо ж на якомусь етапі еволюції потужність термоядерного синтезу була порівнянна з світність об'єкта, то він гідний називатися зіркою.
Таблиця 1. Зірки, коричневі карлики і планети
Однак і тут є проблеми. Гравітаційне стиснення протозвезд малої маси зупиняється раніше, ніж температура в їх центрі досягає значення, необхідного для реакцій синтезу H He. Причиною зупинки стиснення служить квантовомеханічної тиск, пов'язаний з виродженням речовини при підвищенні його щільності. При масі зірки менш 0,07M (точне значення залежить від хімічного складу) вона не здатна спалювати легкий ізотоп водню, а значить в її житті немає фази головної послідовності - найтривалішого етапу в житті нормальних зірок. Тому такі об'єкти не називають зірками.
Але це і не планети, оскільки в еволюції об'єкта з масою від 0,07 до 0,013M повинна бути коротка термоядерна стадія, в ході якої згорає рідкісний важкий ізотоп водню - дейтерій (D 3 He). Цей короткий епізод термоядерного горіння не затримує надовго гравітаційне стиснення об'єкта. Температура його поверхні не перевищує 2800 К. Тому за такими об'єктами закріпилася назва "коричневі карлики", що визначає їх у вигляді особливої групи між зірками і планетами.
10 -5), згорає він швидко. Якщо маса об'єкта не перевищує 0,075M. то реакції pp-циклу в ньому не йдуть. Звездоподобние об'єкти в інтервалі мас 0,013-0,075M ще в 1975 р отримали назву brown dwarf. На українську мову цей термін перевели як "коричневі карлики", хоча в дійсності вони мають інфрачервоний колір. Можливо, більш адекватним перекладом було б "темний" або "тьмяний" карлик.
Чим холодніше атмосфера зірки, тим складніше її теоретично досліджувати. Присутність пилу не робить цю задачу легше: конденсація порошинок не тільки змінює склад вільних хімічних елементів в атмосфері, а й впливає на теплообмін і форму спектра. Перші моделі з урахуванням пилу передбачали парниковий ефект в верхніх шарах атмосфери і зменшення глибини молекулярних смуг поглинання. Ці ефекти, здається, підтверджуються. Але проблема пилу складна: після конденсації порошинки починають тонути. Можливо, формуються окремі хмари пилу на різних рівнях в атмосфері. Ймовірно, метеорологія коричневих карликів при уважному вивченні виявиться не менш різноманітною, ніж у планет-гігантів. Але якщо вивчати атмосфери планет ми можемо з близької відстані, то розшифровувати метанові циклони і пилові бурі коричневих карликів доведеться тільки за їхніми спектрами.
Тема планет, взагалі кажучи, лежить за межею цієї книги, але було б дивно обійти мовчанням відкриття екзопланет, тобто. Е. Планет поза Сонячною системою. Хоча їх формування, як зараз вважають, відбувається в інших умовах, ніж формування зірок, а саме - в умовах навколозоряних диска, діапазон планетних мас без будь-якого розриву примикає до зоряного, а хімічний склад планет-гігантів практично не відрізняється від зоряного.
Незважаючи на радість довгоочікуваного відкриття, астрофізики не сприйняли планетну систему PSR 1257 +12 як "справжню". Близькість планет до Пульсару і малий ексцентриситет їх орбіт викликають підозру: вихідна планетна система не могла зберегтися в такому вигляді після вибуху наднової. Пошук у інших пульсарів, - а їх зараз відомо більше тисячі, - дав небагато: поруч з PSR B1620-26 виявлена планета-гігант, а система PSR 1828-11 поки під питанням. У табл. 2 наведені їх параметри: мінімальне значення маси планети M sini. де i - кут між променем зору та перпендикуляром до площини орбіти; а також велика піввісь (A), період (P) і ексцентриситет (e) орбіти. Багато дослідників схиляються до того, що планетна система PSR 1257 +12 сформувалася вже після вибуху наднової, можливо, з речовини другого компонента подвійної зірки.
Таблиця 2. Екзопланети поблизу радіопульсаров
Як бачимо, оптичні пошуки поки виявили лише "юпітери" і "Сатурн", причому дуже близькі до зірки, а значить - гарячі. Можливо, ще рано робити висновки про середніх характеристиках планетних систем, враховуючи дуже сильну селекцію при їх виявленні. Але одне безперечне відміну від Сонячної системи кидається в очі: ексцентриситети орбіт екзопланет дуже великі. Для порівняння зазначимо, що майже у всіх планет Сонячної системи ексцентриситети орбіт не перевищують 0,1; лише у Меркурія і Плутона вони становлять 0,21 і 0,25.
Таблиця 3. Екзопланети-гіганти
Отже, в природі, безсумнівно, присутні і постійно формуються об'єкти в інтервалі мас 100-0,013M. яким фізичні закони обмежують область існування зірок і подібних до них об'єктів. Це вказує на різноманітність умов, а можливо і механізмів зореутворення. Наскільки щільно заповнюють зірки зазначений інтервал, не зовсім ясно. Початковий розподіл зірок по масі зазвичай представляється у вигляді гладкої функції, хоча є вказівки на те, що формування зірок в деяких вузьких інтервалах мас істотно придушене. Можливо це якраз і вказує на області переходу між різними фізичними механізмами, контролюючими зореутворення. Це питання вимагає вивчення.