Объяснение маломассивного коричневого карлика

Учитывая хорошо установленные отношения между звездной массой, температурой поверхности и светимостью, насколько необычным было бы найти звезду (или коричневый карлик), которая обладает примерно половиной массы среднего члена своей спектральной категории?

Дополнительные вопросы: Если бы такая аномалия действительно существовала, то какие явления могли быть причиной? Будет ли он относительно стабильным в течение человеческой жизни? Или это обязательно будет временное явление, подобное большинству переменных звезд?

Конкретным рассматриваемым примером является коричневый карлик с массой в ~ 7110 раз больше Земли, радиусом ~ в 12 раз больше Земли и спектральной температурой черного тела 1400K (помещает его в спектральный класс от L8 до L9). Для научно-фантастического рассказа я построил сеттинг с этим коричневым карликом Кабиной на орбите звезды Phi2 Кита (переименованной в Бахрам в повседневном языке) и несколькими колонизированными планетами, вращающимися вокруг главной звезды и коричневого карлика.

Недавно просмотрев свои записи и перепроверив числа, я понял, что коричневые карлики позднего L-класса, как правило, имеют массу в 1,5–3 раза больше той, с которой я работал. В то время как коричневые карлики аналогичной массы могут быть вдвое менее горячими и яркими.

Я рассчитал орбиты и температуру поверхности вращающихся планет на основе этих чисел, поэтому, если мне нужно исправить свойства моего коричневого карлика, мне нужно также переработать планетарные орбиты, чтобы сохранить обитаемость. Если, с другой стороны, я смогу найти правдоподобное объяснение аномалии, это станет крутой маленькой деталью системы, чтобы добавить научного любопытства, и мне не придется переписывать календари, которые я уже составил для колоний. на орбите.

Ответы (1)

Масса Земли 7110 и температура поверхности 1700 К вполне разумны для коричневого карлика. Считается, что нижний предел массы составляет около 13 масс Юпитера (или 4100 масс Земли) (см., например, Шпигель и др., 2010 ), и мы видим, что у некоторых коричневых карликов Y-класса температура достигает 500 К. 12 радиусов Земли также кажутся довольно реалистичными , особенно для вашего выбора массы. Вы сделали довольно последовательный выбор параметров

Мы ожидаем, что коричневый карлик — или планета, или М-звезда — со временем остынет, в конечном итоге достигнув довольно низких температур. График из Burrows et al. 1997, взято из этих слайдов ), следует подчеркнуть этот момент:

График эволюции температуры коричневого карлика
См. также Burrows et al. 1997 .

Коричневый карлик массой 7110 масс Земли (чуть более 22 масс Юпитера) должен достичь желаемой температуры примерно через миллиард лет.

Вот примеры коричневых карликов с похожими свойствами:

Последние два на самом деле очень похожи на ваши по массе и температуре.

Если бы существовал коричневый карлик массой, скажем, в 10 раз больше массы Юпитера, его можно было бы классифицировать как планету-изгоя или субкоричневый карлик, а не как коричневый карлик. Cha 110913-773444 является подобным объектом ( Luhman et al. 2005 ). Мы не знаем, как образуются эти тела; возможно, что низкая масса просто из-за нехватки материала вокруг тела в начале его жизни.

Так tl:dr это не аномалия и не нуждается в объяснении?
Оба тела WISE находятся в одном температурном диапазоне, коричневые карлики позднего класса L. Но их массы в 1,5-3,3 раза превышают мою цифру. COROT-3b имеет аналогичную массу, но, насколько я могу судить, это коричневый карлик позднего класса T с температурой ~ 550K. Итак, у меня есть тело с массой карлика Т-класса, но температура и светимость карлика L-класса в два раза больше массы. (См. дополнительные абзацы выше для дополнительного контекста.)
График, которым вы поделились, поднимает вопрос, который, я думаю, никогда не учитывал: возраст коричневого карлика. Если бы она образовалась вместе с главной звездой, ее возраст был бы около 1,9 Гр. Но если я могу оправдать его отдельное формирование, а затем захват, я могу настроить возраст, чтобы получить желаемую температуру и яркость. Опять же, если это поздно захваченное тело со своими собственными спутниками, это приводит к целому ряду других орбитальных осложнений.
@RichDurst Это возможно. Я также рассматривал сценарий, в котором околозвездный диск, из которого образовался коричневый карлик, был довольно маломассивным — что, если хотите, объяснило бы еще меньшую массу — и где, возможно, формирование коричневого карлика было отложено на значительное время. количество времени. Возможно, в скоплении, где образовалась система, преобладали OB-звезды, и сильные ветры истощили диск? Определенно есть сценарии, в которых это может сработать — и да, ваша идея захвата абсолютно возможна.
@ Молот В принципе, да. Температура и масса не совсем совпадают, как сказал Рич, но они не являются экстремальными, и вполне вероятно, что у коричневого карлика есть и то, и другое, в зависимости от его возраста и начальной эволюции.
@ HDE226868 Итак, в принципе, это не так далеко от терпимости, что мне нужно оправдание, помимо «необычного формирования / эволюции», и поэтому орбиты и обитаемость планет-спутников должны быть хорошими, исходя из моих старых расчетов?
@RichDurst Да, я бы поспорил.
Объяснение маломассивного коричневого карлика
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v