Quan sát Sao lùn nâu

Xếp hạng sao lùn nâu

Các đặc tính định nghĩa của lớp quang phổ M, kiểu lạnh nhất trong dãy sao đã có từ lâu đời, là một quang phổ quang học được quyết định chủ yếu gồm các dải hấp thụ phân tử titanium oxit (TiO) và vanadium oxit (VO). Tuy nhiên, GD 165B, vật thể bạn đồng hành lạnh của sao lùn trắng GD 165 không có các đặc điểm xác nhận TiO của các sao lùn nâu M. Việc xác định nhiều bạn đồng hành sau đó của GD 165B đã buộc Kirkpatrick và những người khác phải đưa ra một lớp quang phổ mới, các sao lùn nâu kiểu L, được xác định trong vùng quang học đỏ không phải bởi các dải oxit kim loại suy yếu (TiO, VO), mà bởi các dải kim loại hydride mạnh (FeH, CrH, MgH, CaH) và các dải Kim loại kiềm nổi bật (Na I, K I, Cs I, Rb I). Ở thời điểm tháng 4 năm 2005, hơn 400 sao lùn nâu kiểu L đã được xác định (xem link tham khảo bên dưới), đa số bởi các cuộc nghiên cứu phổ rộng: Two Micron All Sky Survey (2MASS), Deep Near Infrared Survey vùng bầu trời phía nam (DENIS), và Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Bởi GD 165B là nguyên mẫu của các sao lùn nâu kiểu L, Gliese 229B là nguyên mẫu của một lớp quang phổ mới thứ hai, sao lùn nâu kiểu T. Theo đó quang phổ cận hồng ngoại (NIR) của các sao lùn nâu kiểu L có những dài hấp thụ H2O carbon monoxit (CO) mạnh, quang phổ cận hồng ngoại của Gliese 229B chủ yếu gồm các dài hấp thụ từ methane (CH4), các đặc điểm chỉ được tìm thấy trên các hành tinh khổng lồ của Hệ Mặt Trời và Titan. Hấp thụ do va chạm (CIA) CH4, H2O, và phân tử hydro (H2) khiến Gliese 229B có các màu sắc xanh cận hồng ngoại. Sự nghiêng mạnh về phía phổ quang học đỏ của nó cũng thiếu các dải FeH và CrH là đặc điểm phân biệt của các sao lùn nâu kiểu L và thay vào đó bị ảnh hưởng bởi dải hấp thụ rất lớn có đặc điểm từ các kim loại alkali Na và K. Những khác biệt đó khiến Kirkpatrick đề xuất lớp quang phổ T cho các vật thể có dải hấp thụ H- và K- CH4. Ở thời điểm tháng 4 năm 2005, 58 sao lùn nâu kiểu T đã được biết. Các biểu đồ xếp hạng cận hồng ngoại cho các sao lùn nâu kiểu T gần đây đã được Adam Burgasser và Tom Geballe phát triển. Lý thuyết cho rằng các sao lùn nâu kiểu L là sự pha trộn giữa những ngôi sao có khối lượng rất thấp và các vật thể dưới sao (các sao lùn nâu), trong khi các sao lùn nâu lớp T chiếm số đông trong cộng đồng sao lùn nâu.

Đa số thông lượng do các sao lùn nâu kiểu L và T phát ra ở trong khoảng cận hồng ngoại 1 tới 2.5 micromét. Nhiệt độ thấp và giảm bớt ở cuối dãy sao M, L và T dẫn tới một quang phổ cận hồng ngoại phong phú chứa nhiều đặc điểm, từ các dòng khá nhỏ của các loại nguyên tử trung tính tới các dòng phân tử lớn, tất cả chúng đều có sự phụ thuộc khác nhau vào nhiệt độ, hấp dẫn, và độ kim loại. Hơn nữa, những điều kiện nhiệt độ thấp đó thích hợp cho sự cô đọng thành tình trạng khí và sự hình thành các hạt.

Các áp suất đặc trưng của các ngôi sao lùn nâu đã biết trong khoảng nhiệt độ từ 2200 hạ xuống 750 K (Burrows et al. 2001). So với các ngôi sao, vốn tự làm nóng mình bằng phản ứng nhiệt hạch ổn định bên trong, các ngôi sao lùn nâu lạnh đi nhanh chóng theo thời gian; các sao lùn nâu càng lớn càng lạnh đi nhanh hơn.

Các kỹ thuật quan sát

Coronagraph gần đây đã được sử dụng để phát hiện các vật thể mờ quay quanh các ngôi sao sáng nhìn thấy được, gồm cả Gliese 229B.
Các kính viễn vọng nhạy được trang bị cùng với các thiết bị charge-coupled (CCDs) đã được dùng để quan sát các bầy sao ở xa nhằm tìm ra các vật thể mờ, gồm cả Teide 1.
Những cuộc tìm kiếm trường rộng đã xác định các vật thể mờ riêng biệt như Kelu-1 (cách xa 30 năm ánh sáng)

Những thời điểm quan trọng

Sao lùn nâu methane đầu tiên được xác định. Gliese 229B được khám phá quay quanh sao lùn đỏ Gliese 229A (cách 20 năm ánh sáng) sử dụng một adaptive optics coronagraph để làm sắc nét ảnh từ kính viễn vọng phản xạ 60 inch (1.5 m) tại Đài thiên văn Palomar trên Núi Palomar phía nam California; nghiên cứu phổ quang học hồng ngoại sau đó bằng kính thiên văn Hale 200 inch (5 m) cho thấy sự hiện diện phong phú của methane.
  • 1998: Sao lùn nâu phát xạ tia X đầu tiên được phát hiện. Cha Halpha 1, một vật thể M8 trong đám mây tối Chamaeleon I, được xác định là một nguồn phát xạ tia X, tương tự như các ngôi sao đối lưu kiểu muộn (late-type).
  • 15 tháng 12 năm 1999: Vụ lóe bùng tia X đầu tiên được phát hiện từ một sao lùn nâu. Một đội thuộc Đại học California đang quan sát LP 944-20 (60 lần khối lượng Sao Mộc, cách 16 năm ánh sáng) qua đài thiên văn tia X Chandra, đã thấy được một vụ lóe bùng kéo dài 2 giờ.
  • 27 tháng 7 năm 2000: Phát xạ sóng radiao (trong lóe bùng và yên lặng) được phát hiện từ một ngôi sao lùn nâu. Một đội sinh viên thuộc Very Large Array đã thông báo vụ quan sát vật thể LP 944-20 của họ ngày 15 tháng 3 năm 2001 trong số báo Nature của Anh.

Những phát triển gần đây

Những cuộc quan sát các ứng cử viên là sao lùn nâu đã biết gần đây cho thấy một mẫu hình sáng và tối của các phát xạ hồng ngoại kiểu các đám mây khá lạnh và mờ bên ngoài bao quanh một nhân nóng bên trong bị xáo trộn bởi những cơn gió rất mạnh. Thời tiết trên những vật thể đó được cho là rất mãnh liệt, bằng và vượt quá những cơn bão nổi tiếng trên Sao Mộc.

Những vụ lóe bùng tia X được quan sát thấy từ các ngôi sao lùn nâu từ năm 1999 cho thấy có sự thay đổi từ trường bên trong chúng, tương tự như sự thay đổi trong những ngôi sao có khối lượng rất thấp.

Một ngôi sao lùn nâu, Cha 110913-773444, nằm cách chòm sao Chamaeleon 500 năm ánh sáng có thể đang trong quá trình hình thành bên trong một hệ mặt trời nhỏ. Các nhà thiên văn học thuộc Đại học Bang Pennsylvania đã phát hiện cái mà họ tinh là một đĩa khí và bụi tương tự với đĩa theo giả thuyết đã hình thành nên hệ mặt trời của chúng ta. Cha 110913-773444 là ngôi sao lùn nâu nhỏ nhất được phát hiện cho tới thời điểm hiện tại (gấp 8 lần khối lượng Sao Mộc) và nếu nó tạo ra một hệ mặt trời thì đây có thể là vật thể nhỏ nhất đã biết có được một hệ riêng. Những phát hiện của họ đã được xuất bản trong số ngày 10 tháng 12 của Astrophysical Journal Letters

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Sao lùn nâu http://www.spaceref.ca/news/viewpr.html?pid=12596 http://www.bartleby.com/65/br/browndwa.html http://www.space.com/scienceastronomy/060703_myste... http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=2192 http://astron.berkeley.edu/~stars/bdwarfs/observbd... http://astron.berkeley.edu/~stars/bdwarfs/structbd... http://ssc.spitzer.caltech.edu/documents/compendiu... http://www.dtm.ciw.edu/boss/definition.html http://www.gemini.edu/index.php?option=content&tas... http://www-int.stsci.edu/~inr/ldwarf1.html