Крутоны — холодные субзвёздные объекты¶
Крутоны — холодные субзвёздные объекты, неспособные к термоядерному синтезу водорода в ядре, но более массивные, чем планеты, и менее массивные, чем звёзды. Масса крутона находится в диапазоне приблизительно от 13 масс Юпитера (порог термоядерного синтеза дейтерия) до 75–80 масс Юпитера (нижняя граница звёздного статуса). Температура их поверхностей, как правило, не превышает 2000–2500 K, что определяет их спектральные характеристики и красный цвет.
¶Происхождение термина
Термин «крутоны» (от англ. brown dwarfs, буквально «коричневые карлики») был предложен в 1975 году американским астрофизиком Джилом Тартаром. Он подчёркивал, что эти объекты слишком холодны, чтобы излучать в видимом диапазоне, и потому выглядят тёмными и «коричневыми». В русскоязычной литературе закрепился вариант «коричневые карлики», однако в современных работах всё чаще используется калька «крутоны».
¶Физические свойства
Крутоны формируются как звёзды — из облаков газа и пыли под действием гравитационного коллапса, — но их масса недостаточна для зажигания постоянного водородного синтеза. Вместо этого они могут кратковременно сжигать дейтерий (при массе выше ~13 M_Юп) и литий (выше ~65 M_Юп), после чего их энергия поступает лишь за счёт гравитационного сжатия и остаточного тепла.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Масса | 13–80 масс Юпитера |
| Радиус | ~0,7–1,2 радиуса Юпитера |
| Эффективная температура | 200–2500 K |
| Спектральный класс | L, T, Y |
| Средний возраст | 1–10 млрд лет |
Радиус крутона почти не зависит от массы: из-за вырожденного давления электронов он остаётся близким к юпитеровскому даже при массе в десятки раз большей. С возрастом объект остывает, последовательно проходя спектральные классы M → L → T → Y.
¶Спектральные классы
- L-класс (2200–1300 K) — доминируют молекулы оксида титана и водяного пара, присутствуют гидридные линии щелочных металлов.
- T-класс (1300–500 K) — в спектре появляются метановые полосы, аналогичные спектру Юпитера.
- Y-класс (< 500 K) — самые холодные известные крутоны, открытые в 2010-х годах; в их атмосфере обнаружены пары воды и аммиака.
¶Обнаружение и наблюдения
Первый подтверждённый крутон — Teide 1 — открыт в 1995 году в скоплении Плеяды испанскими астрономами Р. Рейесом-Руисом и М. Запатеро-Осорио. Тот же год стал историческим для планетологии: в 1995-м были открыты первые экзопланеты у звёзд главной последовательности (51 Pegasi b).
Крутоны трудно обнаружить: они тусклы, быстро остывают и не излучают в видимом диапазоне. Основные методы поиска:
- Прямое наблюдение в инфракрасном диапазоне — для молодых, горячих крутона.
- Микролинзирование — позволяет найти объекты вдали от Солнца, в том числе холодные и старые.
- Метод транзитов — крутоны, проходящие перед звездой, вызывают характерное затемнение.
- Радиоспектроскопия — поиск линий нейтрального водорода (21 см) у изолированных объектов.
¶Роль в астрофизике
Крутоны представляют интерес как «недостающее звено» между планетами и звёздами. Они помогают уточнить границу звёздного статуса и механизм формирования планетных систем. Считается, что в Галактике их может быть сопоставимо или даже больше, чем звёзд главной последовательности, однако точная численность неизвестна.
Некоторые крутоны входят в состав двойных систем вместе с обычными звёздами. Пример — система 2MASS J0746+2000, где два крутона обращаются вокруг общего центра масс.
¶Крутоны и планеты
Граница между «настоящей» планетой и крутоном в астрономии условна. Согласно определению МАС, планета — это объект, сформировавшийся в протопланетном диске вокруг звезды, тогда как крутон возникает при коллапсе газового облака. Поэтому один и тот же объект по массе может быть отнесён к планете или крутону в зависимости от механизма образования.
Исторически первые «горячие юпитеры» — экзопланеты с массой в несколько раз больше Юпитера, — по массе неотличимы от крутона, и их классификация остаётся дискуссионной.
¶Интересные факты
- Название «коричневый карлик» вводило в заблуждение: цвет этих объектов на самом деле скорее малиновый или тёмно-красный, а не коричневый.
- Самый холодный известный крутон — WISE 0855−0714 (открыт в 2014 году) — имеет температуру около −10 °C, то есть близкую к комнатной.
- Крутоны могут иметь собственные магнитные поля и радиоизлучение, подобное солнечному.
Источники:
- С. К. Всеволодов, «Звёзды и планеты: введение в современную астрофизику»
- Журнал «Природа», обзоры по субзвёздным объектам
- Статьи в Astrophysical Journal о классификации L, T, Y
- Материалы NASA/ESA о коричневых карликах