Explicando una enana marrón de baja masa

Teniendo en cuenta las relaciones bien establecidas entre la masa estelar, la temperatura de la superficie y la luminosidad, ¿qué tan inusual sería encontrar una estrella (o enana marrón) que posea aproximadamente la mitad de la masa de un miembro promedio de su categoría espectral?

Preguntas de seguimiento: si tal anomalía existiera, ¿qué tipo de fenómeno podría ser responsable? ¿Sería relativamente estable durante la vida humana? ¿O sería necesariamente un fenómeno transitorio como la mayoría de las estrellas variables?

El ejemplo específico en cuestión es una enana marrón con una masa de ~7110 veces la de la Tierra, un radio de ~12 veces la de la Tierra y una temperatura espectral de cuerpo negro de 1400K (colocándola en la clase espectral L8 a L9). Para una historia de ciencia ficción, construí un escenario con esta enana marrón, Kabina, en órbita de la estrella Phi2 Ceti (rebautizada como Bahram en el lenguaje cotidiano) y varios planetas colonizados que orbitan tanto la estrella principal como la enana marrón.

Al revisar mis notas recientemente y verificar dos veces los números, me di cuenta de que las enanas marrones de clase L tardías tienden a tener una masa de 1,5 a 3 veces la figura con la que estaba trabajando. Mientras que las enanas marrones de masa similar pueden ser menos de la mitad de calientes y brillantes.

He calculado las órbitas y las temperaturas superficiales de los planetas en órbita en función de estos números, por lo que si necesito corregir las propiedades de mi enana marrón, también necesito volver a trabajar en las órbitas planetarias para mantener la habitabilidad. Si, por el contrario, puedo encontrar una explicación plausible para la anomalía, se convierte en un pequeño detalle genial del sistema para agregar curiosidad científica, y no tengo que reescribir los calendarios que ya he elaborado para las colonias. en orbita.

Respuestas (1)

7110 masas terrestres y una temperatura superficial de 1700 K no son irrazonables para una enana marrón. Se cree que el límite de masa inferior es de alrededor de 13 masas de Júpiter (o 4100 masas de la Tierra) (ver, por ejemplo, Spiegel et al. 2010 ), y vemos temperaturas tan bajas como 500 K en ciertas enanas marrones de clase Y. 12 radios terrestres también parecen bastante realistas , especialmente para su elección de masa. Has tomado decisiones bastante consistentes en tus parámetros.

Esperamos que una enana marrón, o un planeta, o una estrella M, se enfríe con el tiempo y eventualmente alcance temperaturas bastante bajas. Un gráfico de Burrows et al. 1997, tomado de estas diapositivas ), debería enfatizar ese punto:

Gráfico de la evolución de la temperatura de una enana marrón
Véase también Burrows et al. 1997 _

Una enana marrón de 7110 masas terrestres (poco más de 22 masas de Júpiter) debería alcanzar la temperatura deseada en alrededor de mil millones de años.

Aquí hay ejemplos de enanas marrones con propiedades similares:

Los dos últimos son bastante similares a los tuyos, en términos de masa y temperatura.

Si hubiera una enana marrón de, digamos, 10 masas de Júpiter, bien, podría clasificarse como un planeta rebelde o una enana submarrón, en lugar de una enana marrón. Cha 110913-773444 es un objeto como este ( Luhman et al. 2005 ). No sabemos cómo se forman estos cuerpos; es posible que la baja masa se deba simplemente a la escasez de material alrededor del cuerpo al principio de su vida.

Entonces tl: dr no es una anomalía y no necesita explicación?
Los cuerpos WISE están ambos en el mismo rango de temperatura, enanas marrones de clase L tardía. Pero sus masas son de 1,5 a 3,3 veces mi figura. COROT-3b tiene una masa similar, pero por lo que sé es una enana marrón de clase T tardía con una temperatura de ~550K. Así que tengo un cuerpo con la masa de un enano de clase T, pero la temperatura y la luminosidad de un enano de clase L del doble de masa. (Consulte los párrafos adicionales anteriores para obtener un contexto adicional).
El gráfico que compartiste plantea un problema que creo que nunca tuve en cuenta: la edad de la enana marrón. Si se formó con la estrella primaria, tendría alrededor de 1,9 Gy de edad. Pero si puedo justificar que se forme por separado y luego se capture, puedo ajustar la edad para obtener la temperatura y la luminosidad que quiero. Por otra parte, si se trata de un cuerpo capturado tardíamente con sus propios satélites, eso lleva a un conjunto completamente diferente de complicaciones orbitales.
@RichDurst Esa es una posibilidad. También he considerado un escenario en el que el disco circunestelar del que se formó la enana marrón tenía una masa bastante baja, lo que explicaría una masa aún más baja, si lo quisieras, y en el que tal vez la formación de la enana marrón se retrasó durante un tiempo significativo. cantidad de tiempo. ¿Quizás el cúmulo donde se formó el sistema estaba dominado por estrellas OB y ​​los fuertes vientos agotaron el disco? Definitivamente, hay escenarios en los que esto podría funcionar, y sí, su idea de captura es absolutamente posible.
@Mołot Básicamente, sí. La temperatura y la masa no se alinean del todo, como dijo Rich, pero no son extremas, y no es muy improbable que una enana marrón tenga ambas, dependiendo de su edad y evolución inicial.
@ HDE226868 Entonces, básicamente, no está tan fuera de la tolerancia que necesito una justificación más allá de la "formación/evolución inusual" y, como tal, las órbitas y la habitabilidad de los planetas satélite deberían estar listas según mis cálculos anteriores.
@RichDurst Sí, eso es lo que yo diría.
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