مفهوم القزم البني
القزم البني هو جسم فلكي كتلته تكون أثقل من الكواكب وأخف من النجوم، فغالبًا ما يمتلك كتلة أقل بـ0.075 من كتلة الشمس، أو ما يقارب 75 ضعف كتلة كوكب المشتري.
والفرق بين القزم البني والنجم هو أن القزم البني لا يلمع بسبب الاندماج الحراري النووي للهيدروجين، بل يلمع بسبب اندماج الديوتيريوم (وهو نظير نادر للهيدروجين)، والقزم البني ليس بنيًا في الواقع، بل يتراوح لونه بين الأحمر الداكن إلى الأرجواني، ويختلف اللون باختلاف درجة حرارته.
خصائص القزم البني
القزم البني هو جسم شبه نجمي يصنف بين النجوم والكواكب ، أي أنه ليس كبيرًا بما يكفي لاعتباره نجمًا، لكنه في نفس الوقت ليس صغيرًا لاعتباره كوكب، ويختلف حجمه بين 10 إلى 90 مرة أكبر من كتلة كوكب المشترى، وله عدد من الخصائص التي تميزه، وهي:
يطلق على القزم البني مصطلح "النجم الفاشل" لأنه أضخم من الكوكب، لكنه في نفس الوقت لا يمتلك كتلة كافية للحفاظ على الاندماج النووي في نواته ليصنف كنجم، حيث إن الكتلة المطلوبة للحفاظ على الاندماج النووي 1/12 من الكتلة الشمسية (أي ما يقارب 90 ضعف كتلة كوكب المشتري).
تبلغ درجة حرارة سطح القزم البني 726.85 درجة مئوية تقريبًا، وهناك أقزام بنية اكتشفها العلماء عام 2011 ذات درجة حرارة أقل بكثير، حيث تصل إلى 26.85 درجة مئوية، وهي بهذا تقترب من حرارة جسم الإنسان تقريبًا، وهذا ما يجعلها تحوي في أجوائها العديد من الجزيئات كالميثان والماء.
درجة سطوع أو لمعان القزم البني قليلة للغاية، نظرًا لانخفاض درجة حرارته، وهذا ما يجعل رؤيته ومراقبته صعبة، حيث تبلغ درجة لمعانه نحو 1/10000 من لمعان الشمس، وبالتالي حتى مع التليسكوبات الحديثة تستحيل رؤيته على بعد أكثر من 200 أو 300 سنة ضوئية، وهذا ما جعل اكتشاف أول قزم بني غير مؤكد قبل عام 1995م.
تشكل القزم البني
الأقزام البنية أجرام سماوية كبيرة جدًا على أن تعد من الكواكب، لكنها في نفس الوقت ليست ضخمة بما يكفي لتكون نجومًا، وتتشكل -بحسب سلسلة من الأبحاث الجديدة- بنفس الطريقة التي تتشكل بها النجوم، أي أن أصولهم متشابهة جدًا، حيث تتشكل النجوم عن طريق ما يأتي:
- تجمع من السحب الباردة المكونة من الغاز والغبار في الفضاء بين النجوم.
- تقلص الكتل الكثيفة داخل السحب تحت تأثير جاذبيتها.
- دوران وتجمع المواد من المناطق المحيطة على شكل قرص.
- عند الوصول لكتلة كافية، يصبح قلب النجم ساخنًا وكثيفًا بدرجة كافية لحدوث الاندماج النووي.
- تألق النجم الجديد ولمعانه بعد الاندماج.
اقترح العلماء أن الأقزام البنية تتشكل بنفس الطريقة تمامًا، لكن الفرق الوحيد هو عدم تراكم كتلة كافية لحدوث اندماج الهيدروجين، بينما اقترح بعض العلماء الآخرين أن القزم البني هو جسم طرد من الفضلات النجمية.
يقال أن القزم البني يولد في أنظمة نجمية متعددة ويتنافس مع غيره على المادة، وفي مثل هذه الظروف يطرد الجسم الأبطأ في النمو قبل أن يجمع ما يكفي من المواد ليصبح نجمًا، وإذا كانت الأقزام البنية تشكلت مثل النجوم، فيجب أن يكون لها أقراص تراكمية كبيرة وطويلة العمر مثل تلك الموجودة حول النجوم.
أما إذا كانت جسم طرد من أنظمة نجمية متعددة، فيجب أن تفقد أقراصها من خلال تفاعلات الجاذبية التي تؤدي إلى الطرد، واكتشف العلماء أن غالبية الأقزام البنية محاطة بأقراص مغبرة بعمر مليون سنة تقريبًا.
تسمية القزم البني
اقترح وجود القزم البني لأول مرة في الستينيات على يد عالم الفلك شيف كومار، الذي أطلق عليه اسم القزم الأسود، وصوره على أنه جسم شبه نجمي مظلم يسبح بحرية في الفضاء، وأنه ليس ضخم بما يكفي للحفاظ على عملية اندماج الهيدروجين في نواته.
بينما اسم القزم البني لم يصاغ إلا بعد ذلك بفترة من قبل عالمة الفلك جيل تارتر في أطروحة الدكتوراه الخاصة بها، وأطلقت عليه هذا الاسم لأن درجة حرارته وسط بين الأقزام البيضاء الباردة والأقزام الحمراء، لذا اعتبرت اللون البني لون وسطي بينهم.
الاختلاف بين القزم البني والنجوم
إن الفرق بين النجم والقزم البني هو أن الأول قادر بفضل كتلته على الحفاظ على الاندماج الحراري لنواته، بينما الثاني لا يمكنه ذلك بسبب كتلته الأصغر، وبالتالي فإن القزم البني جسم بارد وحرارته أقل بكثير من النجم.
كما أن القزم البني أقل سطوعًا بكثير من النجوم، لذا يصعب رؤيته وتتبعه، حيث يكون مظلم في الضوء المرئي، ولا يتوهج قليلًا إلا باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء .
أقرب قزم بني للأرض
إن أقرب قزم بني للأرض هو لومان 16 بي (بالإنجليزية: Luhman 16B)، حيث يقع على بعد 6.5 سنة ضوئية منها فقط، وهو يشبه كوكب المشتري إلى حد كبير، حيث تتدفق الرياح بسرعة شديدة فيه بالتوازي مع خط الاستواء تمامًا مثل تدفق الرياح على المشتري.
تساعد هذه الرياح على مزج الغلاف الجوي له، وإعادة توزيع درجة الحرارة التي تنبع من الأعماق، كما يحتوي هذا القزم البني على عواصف تشبه الدوامة عند أقطابه، وهي مشابهة لما يرى على كوكب المشتري تمامًا، لذا فإن الرياح تهيمن على غلاف لومان 16 بي مثلما يحدث على المشتري.
بعبارة أخرى، فإن هذا القزم البني له نفس الخطوط التي نراها في الغلاف الجوي للمشتري، الاختلاف بينهم هو أن كتلة لومان 16 بي أكبر بكثير من المشتري، حيث تبلغ كتلته 28 ضعف كتلة المشتري تقريبًا، وهو حار جدًا، حيث تبلغ حرارته 830 درجة مئوية، وعلى الرغم من هذا فإن حرارته غير كافية ليكون نجمًا.
