Bazen çöken gaz bulutları ve toz, yıldız oluşturmakta tam olarak başarılı olamazlar. Kahverengi cüceler olarak bilinen bu nesneler, onların şanslı kardeşlerinden daha fazla elementin birçoğuna sahipken çekirdeklerinde nükleer füzyonu başlatmak için ihtiyaç duyulan kütleden yoksundurlar. Çünkü kahverengi cüceler çekirdeklerinde asla füzyon başlatamazlar, bilim insanları bunları “ başarısız yıldızlar” olarak adlandırırlar.
Oluşum Hatası
Kahverengi cüceler de tıpkı anakol kardeşleri gibi oluşmaya başlar. Bir gaz ve toz bulutu çöker, bileşenleri sıkıca kütleçekimi ile yığılır ve merkezinde genç önyıldızı (protostar) oluşturur.
Anakol yıldızlarının çekirdeklerinde hidrojen füzyonu başlayana kadar kütleçekimi içeri doğru iter. Ama kahverengi cüceler asla bu kritik evreye ulaşamazlar. Hidrojen füzyonu başlatmak için yeterli sıcaklığa ulaşmadan önce bunun yerine sıkışık materyal kararlı hale ulaşır ve kahverengi cüceleri oluşturur.
“Kahverengi cüceler Jüpiter gibi dev gaz gezegenler ve kırmızı cüceler gibi küçük yıldızlar arasında kayıp bağlantıdırlar.” Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi astronomlarından Ian McLean bir demecinde Kahverengi cüceler için böyle söylemişti.
Karakterleri, Sınıflamaları ve Gözlemleri
Kahverengi cüceler çeşitli kütleler ve sıcaklıklar içerisinde bulunurlar. Kütleleri Jüpiter kütlesinin 13 ile 90 katı arasında değişim gösterirken, Güneş kütlesinin yaklaşık onda biri kadardır.
Yıldızlar tayf türlerine veya yaydıkları enerjiye göre sınıflandırılırlar. Kahverengi cüceler ise benzer şekilde sınıflandırılırlar.
M türü yıldızlar, evrende başarılı olan yıldızların en soğuk ve en bol olanıdır. Çoğu M yıldızları kırmızı cücelerdir ama birkaçı kahverengi cücedir. L cüceleri ve T cücelerinin her ikisi de tayflarında görülen elementler tarafından tanımlanır.
Y cüceleri bilinen en soğuk cücelerdir. Bazıları ev fırını gibi düşük sıcaklıklara ulaşırken, diğerleri insan vücudu gibi soğuk olmaktadırlar. Çünkü kahverengi cüceler çok az ışık ve enerji yayarlar, bu nedenle de yerlerini belirlemek zor olabilir. Bunlar 1980’lerin sonuna kadar görülemeyen, aslında teorik nesnelerdi. Astronomik aletler gelişip (hala gelişmeye devam etmekte) daha hassas hale geldikçe, birçok kahverengi cüce saptanmış olmasına rağmen tartışılmaya devam ediliyor.
Kahverengi cüceler başlangıçta “siyah cüceler” olarak adlandırılmışlardı. Şimdi, bu terim anakol yıldızlarının evrimlerinin son aşaması olan, sahip olduğu ısısının tamamını ışınım yolu ile salan bir beyaz cüce için kullanılmakta.
Peki Neden Gezegen Değil?
Kahverengi cüceler çok az kütleye sahip olduklarından, özellikle artan dev gaz kataloglarıyla birlikte onları dev gezegenlerle karıştırmak kolaydır. Aynı şekilde füzyon olmaması da benzer karışıklıkları arttırabilir. Gezegenler gibi, kahverengi cüceler de auroraları olan atmosferlere, rüzgarlara ve hatta fırtınalara sahiptirler. Yıldızlar gibi, kendi gezegenlerine ev sahipliği yapabilirler.
Farkı anlatmanın bir yolu da tüm yıldızlar gibi, kahverengi cüceler de kendi ışıklarını yaratırlar. Bilim insanlarının ölçebildiği X-ışınları ve kızılötesi ışık yayan kahverengi cüceler yeterince soğuyana kadar kırmızı ve kızılötesi tayfında ışınım verirler.
McLean “Kahverengi cücelerin anlaşılması zor, bulması çok zor” diyor. “Onlar en iyi kızılötesinde belirlenebilirler, kızılötesinde bile belirlenmeleri çok zor. Kızılötesinde bu sönük nesnelerin ısı parlamasını saptarız. Genellikle bu ısı imzasını saptayabilmek için bize nispeten yakın, 100 ışık yılı içinde olmalılar.”
Bu durumda bile bir soğuk kahverengi cüce ve bir gezegeni ayıran bir çizgi olsaydı epeyce ince olurdu. Bazı kahverengi cüceler gaz devlerine çok benzer şekilde atmosferlerinin varlığını sürdürebilecek kadar soğukturlar. Kahverengi cüceler gezegenlere ev sahipliği yapabilirler ama gaz devlerinin de yörüngelerinde ayları olabilir. Öyleyse serbest dolaşan objelerin gezegen mi yoksa çok soğuk kahverengi cüceler olduklarını tam olarak nasıl saptarız?
Nihai olarak, Uluslararası Astronomi Birliği, döteryumu yakabilecek kadar kütlesi olan cisimleri kahverengi cüce olarak değerlendirirken yaklaşık 13 Jüpiter kütlesinden daha az kütleye sahip olanları gezegen olarak değerlendirmektedir.
Aradaki boşluğu doldurdukları için kahverengi cüceler hem yıldızlar hem de gezegenler hakkında bilgi verebilir.
Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi astronomu Trent Dupuy 2013‘te Space.com’a “Astronomlar her zaman daha soğuk ve soğuk serbest dolaşan, yıldız benzeri cisimler arıyorlar” demişti. “Bunun için temel sebeplerden biri, atmosferlerinin Güneş’ten başka yıldız yörüngelerinde keşfedilmiş gaz devi gezegenlerin birçoğununkine benzer sıcaklıklara sahip olması. Bu yüzden, ev sahibi yıldızın parlaklığından etkilenmeden Güneş sistemi dışında gezegenlerin atmosfer fiziğini çalışabileceğiniz küçük laboratuvarlar gibidirler.”