W kosmicznych kręgach, bycie brązowym karłem oznacza klapę. Zbyt duże, by być planetami, ale nie wystarczająco masywne by zostały zaliczone do gwiazd, te wolnopłynące ciała niebieskie są często określane mianem nieudanej gwiazdy. Ale czy brązowe karły powstają tak jak gwiazdy w wyniku zapadnięcia sie chmury gazu, czy też ich pochodzenie jest zupełnie inne?
W serii publikacji, astronom Ray Jayawardhana i jego współpracownicy z Uniwersytetu Michigan dowodzą, że brązowe karły i Słońce rodzą się w ten sam sposób. A „przynajmniej mają bardzo podobny okres niemowlęcy, co może znaczyć, że również bardzo podobne początki” – mówi Jayawardhana.
Gwiazdy formują się w zimnych chmurach gazu i pyłu w przestrzeni międzygwiezdnej. Gęste skupiska występujące w tych chmurach kurczą się pod wpływem własnej masy i wpadają w ruch wirowy. Wokół skupiska tworzy się dysk z otaczającej materii. W końcu, jeśli rosnąca protogwiazda zgromadzi wystarczającą masę, jej jądro staje się gorące i wystarczająco gęste, aby mogło dojść do fuzji nuklearnej i młoda gwiazda zaczyna świecić.
Niektórzy naukowcy sugerowali, że brązowe karły formują się w ten sam sposób, ale po prostu nie osiągają wystarczającej masy, by mogło dojść do zainicjalizowania fuzji. Obliczenia pokazują, że przynajmniej teoretycznie jest możliwe, by obiekty o mase tak małej jak brązowe karły powstały w ten sposób.
Ale inni naukowcy sugerowali, że brązowe karły to odpadki z kosmicznego śmietnika. W tym scenariuszu, brązowe karły rodzą się w wielokrotnych systemach gwiezdnych i konkurują z rodzeństwami o materię z chmury rodzicielki. W takich systemach, powoli rosnący obiekt może zostać wyrzucony, zanim zbierze wystarczająco materii, by stać się gwiazdą. Tak przynajmniej sugerują symulacje komputerowe.
Jednym ze sposobów, aby odróżnić te dwie możliwości, jest badanie dysków pyłu i gazu wokół młodych brązowych karłów. Jeśli brązowe karły powstają jak gwiazdy, to powinny posiadać duże i trwałe dyski akrecyjne, takie jakie obserwuje się wokół młodych gwiazd. A jeśli zostają wyrzucone z wielokrotnych układów gwiazd, to ich dysk powinien zostać ogołocony z materii w wyniku oddziaływania grawitacyjnego, które odprowadziło do wyrzucenia.
Jayawardhana i jego współpracownicy szukali dysków pyłowych wokół młodych brązowych karłów, obserwując je w podczerwieni za pomocą 8-metrowego teleskopu Very Large Telescope (VLT) należącego do European Southern Observatory w Chile oraz za pomocą 10-metrowego teleskopu Keck I znajdującego się na Hawajach. Ponieważ cząsteczki dysku pochłaniają światło i wypromieniowują energię w zakresie podczerwieni, brązowy karzeł z dyskiem świeci bardziej w tym zakresie niż brązowy karzeł bez dysku.
„Odkryliśmy, że większość brązowych karłów jest otoczona przez dyski liczące sobie około miliona lat” – powiedział Jayawardhana. – „To podobnie jak młode gwiazdy w tym samym wieku” Chociaż nie jest możliwe, by bezpośrednio określić wielkości dysków, ich obecność wokół brązowych karłów liczących sobie nawet 10 milionów lat sugeruje, że brązowe karły nie tracą dysków we wczesnym stadium życia.
Inne obserwacje spektroskopowe, przeprowadzone przez bliźniacze 6,5-metrowe teleskopy Magellan w Chile oraz teleskop Keck I, pokazały, że brązowe karły ściągają materię z dysku w ten sam sposób jak gwiazdy – chociaż w wolniejszym tempie.
„Mamy przesłanki świadczące, że gazu płynie z wewnętrznej krawędzi dysku na brązowego karła z szybkością przeszło stu kilometrów na sekundę” – powiedział Jayawardhana. W jednym intrygującym przypadku astronomowie znaleźli też dowód na wypływ materii z biegunów brązowego karła. Takie strugi zostały zaobserwowane u młodych gwiazd w tym samym wieku, ale po raz pierwszy u brązowego karła. – „Jeśli uda się to potwierdzić, obecność dżetów wzmocniłaby tezę, że gwiazdy i brązowe karły mają znacząco podobne dzieciństwo” – kontynuuje Jayawardhana.
„Nie powiedziałbym, że ta historia jest już zakończona” – mówi Jayawardhana. – „Ale przeważająca ilość dowodów wskazuje na podobieństwo narodzin brązwoych karłów i gwiazd„. A dotychczas przedstawione dowody odsłaniają jeszcze bardziej ciekawe perspektywy. „Teraz, gdy wiemy już, że dużo młodych brązowych karłów jest otoczonych przez dyski, możemy się zacząć zastanawiać, czy nie mogłyby się tam uformować komety lub asteroidy, a nawet małe planety„.
