Erklärung eines massearmen Braunen Zwergs

Angesichts der gut etablierten Beziehungen zwischen Sternmasse, Oberflächentemperatur und Leuchtkraft, wie ungewöhnlich wäre es, einen Stern (oder Braunen Zwerg) zu finden, der etwa die Hälfte der Masse eines durchschnittlichen Mitglieds seiner Spektralkategorie besitzt?

Folgefragen: Wenn eine solche Anomalie existierte, welche Art von Phänomen könnte dafür verantwortlich sein? Wäre es über ein Menschenleben hinweg relativ stabil? Oder wäre es notwendigerweise ein vorübergehendes Phänomen wie die meisten variablen Sterne?

Das spezifische fragliche Beispiel ist ein Brauner Zwerg mit einer Masse von etwa 7110 Erdmassen, einem Radius von etwa 12 Erdmassen und einer spektralen Schwarzkörpertemperatur von 1400 K (was ihn in die Spektralklasse L8 bis L9 einordnet). Für eine Science-Fiction-Geschichte habe ich eine Umgebung mit diesem Braunen Zwerg, Kabina, im Orbit des Sterns Phi2 Ceti (im alltäglichen Sprachgebrauch in Bahram umbenannt) und mehreren kolonisierten Planeten konstruiert, die sowohl den Primärstern als auch den Braunen Zwerg umkreisen.

Als ich kürzlich meine Notizen durchgesehen und die Zahlen überprüft habe, wurde mir klar, dass Braune Zwerge der späten L-Klasse dazu neigen, eine 1,5- bis 3-fache Masse zu haben, mit der ich arbeitete. Während Braune Zwerge ähnlicher Masse wahrscheinlich weniger als halb so heiß und hell sind.

Ich habe die Umlaufbahnen und Oberflächentemperaturen der umlaufenden Planeten auf der Grundlage dieser Zahlen berechnet. Wenn ich also die Eigenschaften meines Braunen Zwergs korrigieren muss, muss ich auch die Umlaufbahnen der Planeten überarbeiten, um die Bewohnbarkeit aufrechtzuerhalten. Wenn ich andererseits eine plausible Erklärung für die Anomalie finden kann, wird es zu einem coolen kleinen Detail des Systems, um die wissenschaftliche Neugier zu erhöhen, und ich muss die Kalender, die ich bereits für die Kolonien erstellt habe, nicht neu schreiben im Orbit.

Antworten (1)

7110 Erdmassen und eine Oberflächentemperatur von 1700 K sind für einen Braunen Zwerg nicht unangemessen. Es wird angenommen, dass die untere Massengrenze bei etwa 13 Jupitermassen (oder 4100 Erdmassen) liegt (siehe zB Spiegel et al. 2010 ), und wir sehen bei bestimmten Braunen Zwergen der Y-Klasse Temperaturen von bis zu 500 K. 12 Erdradien scheinen auch ziemlich realistisch zu sein , insbesondere für Ihre Wahl der Masse. Sie haben ziemlich konsistente Entscheidungen in Ihren Parametern getroffen

Wir erwarten, dass ein Brauner Zwerg – oder ein Planet oder ein M-Stern – im Laufe der Zeit abkühlt und schließlich ziemlich niedrige Temperaturen erreicht. Eine Grafik von Burrows et al. 1997, entnommen aus diesen Folien ), sollte diesen Punkt betonen:

Diagramm der Temperaturentwicklung von Braunen Zwergen
Siehe auch Burrows et al. 1997 .

Ein Brauner Zwerg mit 7110 Erdmassen (etwas mehr als 22 Jupitermassen) sollte die von Ihnen gewünschte Temperatur in etwa einer Milliarde Jahren erreichen.

Hier sind Beispiele für Braune Zwerge mit ähnlichen Eigenschaften:

Die beiden letzteren sind Ihnen in Bezug auf Masse und Temperatur ziemlich ähnlich.

Wenn es einen Braunen Zwerg mit beispielsweise 10 Jupitermassen gäbe , nun, dann könnte er stattdessen als Schurkenplanet oder subbrauner Zwerg und nicht als Brauner Zwerg klassifiziert werden. Cha 110913-773444 ist ein solches Objekt ( Luhman et al. 2005 ). Wir wissen nicht, wie sich diese Körper bilden; Es ist möglich, dass die geringe Masse einfach auf einen Mangel an Material um den Körper zu Beginn seines Lebens zurückzuführen ist.

Also tl: dr, es ist keine Anomalie und bedarf keiner Erklärung?
Die WISE-Körper befinden sich beide im selben Temperaturbereich, braune Zwerge der späten L-Klasse. Aber ihre Masse beträgt das 1,5- bis 3,3-fache meiner Figur. COROT-3b hat eine ähnliche Masse, aber soweit ich das beurteilen kann, ist es ein Brauner Zwerg der späten T-Klasse mit einer Temperatur von ~550K. Ich habe also einen Körper mit der Masse eines Zwergs der T-Klasse, aber der Temperatur und Leuchtkraft eines Zwergs der L-Klasse mit der doppelten Masse. (Siehe zusätzliche Absätze oben für zusätzlichen Kontext.)
Die Grafik, die Sie geteilt haben, bringt ein Problem auf, das ich, glaube ich, nie berücksichtigt habe: das Alter des Braunen Zwergs. Wenn es sich mit dem Primärstern bilden würde, wäre es etwa 1,9 Gy alt. Aber wenn ich rechtfertigen kann, dass es separat geformt und dann erfasst wird, kann ich das Alter anpassen, um die gewünschte Temperatur und Leuchtkraft zu erhalten. Andererseits, wenn es sich um einen spät eingefangenen Körper mit eigenen Satelliten handelt, führt dies zu einer ganzen Reihe weiterer orbitaler Komplikationen.
@RichDurst Das ist eine Möglichkeit. Ich habe auch ein Szenario in Betracht gezogen, in dem die zirkumstellare Scheibe, aus der sich der Braune Zwerg gebildet hat, eine ziemlich geringe Masse hatte – was eine noch geringere Masse erklären würde, wenn Sie es wollten – und in dem die Bildung des Braunen Zwergs möglicherweise erheblich verzögert wurde Zeitraum. Vielleicht wurde der Cluster, in dem sich das System gebildet hat, von OB-Sternen dominiert, und die starken Winde haben die Scheibe erschöpft? Es gibt definitiv Szenarien, in denen dies funktionieren könnte - und ja, Ihre Capture-Idee ist absolut möglich.
@Mołot Grundsätzlich ja. Temperatur und Masse stimmen nicht ganz überein, wie Rich sagte, aber sie sind nicht extrem, und es ist nicht zu unwahrscheinlich, dass ein Brauner Zwerg beides hat, abhängig von seinem Alter und seiner anfänglichen Entwicklung.
@ HDE226868 Also ist es im Grunde nicht so weit außerhalb der Toleranz, dass ich eine Rechtfertigung über "ungewöhnliche Entstehung / Entwicklung" hinaus brauche, und als solche sollten die Umlaufbahnen und die Bewohnbarkeit der Satellitenplaneten auf der Grundlage meiner alten Berechnungen gut sein?
@RichDurst Ja, das würde ich argumentieren.
Erklärung eines massearmen Braunen Zwergs
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v