Chương 1: Tông quan về sao lùn nâu Chương 2: Đĩa bụi xung quanh sao lin nâu và sao có khối lượng rất thấp Chương 3: Khao sát các sao lùn nâu có kiều phố M-trễ trong những nhóm sao trẻ lân cận Mặt trời Chương 4: Xác định một số tính chất vật lí của đĩa bụi xung quanh các ứng cử viên trong những nhóm sao trẻ ww Chuong 1: TONG QUAN VE SAO LUN NAU. Sao lùn nâu 1.1 Sao lùn nau Sao lùn nâu (SLN) là các vật thê có khối lượng nằm trong khoảng từ 13 đến 75 M, (1M,=1,899.10°’kg: khối lượng Mộc tinh), chúng không đủ nặng để đốt cháy hydrogen nhưng có the thực hiện phản ứng dot cháy deuterium. Xét về khôi lượng chúng năm giữa các sao thông thường và hành tỉnh.1 mình họa về kích thước của sao lùn nâu so với Mặt trời, sao khôi lượng thap, Mộc tinh vả, Trái đất. Sao lần nâu so với các sao thông thường và hành tỉnh, 1.2 Các tính chât vật lý của sao lùn nâu 1.
Khối lượng Khối lượng lả tinh chất vật lý cơ bản nhất của sao lùn nâu vì nó quyết định tất cả các tính chất khác, chăng hạn như nhiệt độ, bán kính, kiều pho. Dựa vào các mô hình tiền hóa lí thuyết [L1]. khối lượng của SLN được ước tinh trong khoảng 13 đến 75 khối lượng Mộc tinh, tương ứng với 0,013 đến 0,075 khối lượng Mặt trời (1 Masse ườ = 1,989.10" kg) Các phép đo khối lượng trực tiếp của SLN được khảo sát cho thấy khoảng giá trị nay là phù hợp [39]. Nhiệt độ Nhiệt độ của SLN phụ thuộc vào cả khối lượng vả độ tuôi.
Sao lùn nâu cỏ nhiệt độ hiệu dụng khoảng 500K đến 2500K [25]. Vào năm 201 1, qua việc phân tích đữ liệu từ kính không gian WISE các nhà thám hiểm của NASA đã phát hiện ra sáu ngôi sao lùn nâu cực kì lạnh được gọi là sao lùn Y, có nhiệt độ thấp tới 300K, tức là nhiệt độ cơ thé người. Những sao lùn nâu này rất gần ranh giới của sao lùn nâu và hành tinh không 16. L dwarfs (2100-1300 K) T dwarfs (1300-600? K) Y dwarfs (<600? K Hình 1.
Nhiệt độ ước tính của SLN có kiều phô từ Y, T, L, M. Bán kính SLN già có bán kính gần như bang bán kính sao Mộc ( IRI=778. 10km: bán kính sao Mộc) đối với các SLN gia ( khoảng 1 tỉ năm tuổi) [6]. Đối với SLN kiêu Mặt trời có bán kính lớn hon, lớn hơn 3 lần bán kính SLN già.
bán kính SLN tùy thuộc vào độ tuôi của chúng do trong giai đoạn hình thành các SLN chưa co rút đến bán kính cuối cùng của nó. Bán kính SLN có thé bị anh hưởng của từ trường , yếu tô này làm gia tăng đáng kê từ 10-15% bán kính [17]. Kiéu phô * Các sao trên day chính: Các sao thông thường ở dãy chính được phân loại theo các lớp phỏ từ nóng nhất đến lạnh nhất O, B, A, F, G, K, M. Nhiệt độ của sao giảm dân từ O đến M.
Ví dụ như: sao có lớp phô O là nóng nhất, giảm dần đến sao có lớp phô M là lạnh. Bên trong các lớp phô còn chia ra thành 10 lớp nhỏ( từ 0 đến * Cac sao thông thường, sao lùn nâu và hành tinh O B A F G K M M9 L T Y Sao Sao lùn nau Hanh tinh - Sao lùn nâu được phân loại vào kiểu phố M-muộn (> M5), L, T va Y. + Dối với các sao lùn nâu lớp phô M: Quang phô của chúng được chi phối bởi các dai hap thụ phân tử titanium oxide(TiO) và vanadium oxide(VO). + Đối với các sao lùn nâu lớp phô L: Các oxide kim loại bién mat nhanh chóng, thay vào đó các dai hap thụ của kim loại hydride mạnh( như: FeH,CrH, MgH, CaH) vả các đải hấp thụ của alkali nỗi bậc (như: Nal, KI, CsI, Rb]).
+ Đối với các sao lùn nâu lớp phô T: Năm 2002 một số nhà khoa học đã khám phá sao lin methane (CH4) va dẫn đến định nghĩa lớp phổ mới T cho sao lùn nâu lạnh hơn sao lùn lớp phô L. + Đối với các sao lùn lớp phd Y: được cho rằng thậm chí còn lạnh hơn lớp phô T. phô hong ngoại gan (NIR) của chúng phải có NH3 đủ đê xếp vào một lớp phô mới. Vẻ mặt lí thuyết lớp phỏ Y được dé xuất cho các SLN siêu lạnh có nhiệt độ dưới 600K.
Vùng phô hồng ngoại gần (NIR) của các sao lùn nâu kiêu M, L, T và Mộc tinh[20]. Quá trình hình thành và tiến hóa của sao lùn nâu 1. Sự hình thành như các sao thông thường Các ngôi sao hình thành từ các đám mây phân tử không lồ. Đám mây phân tử có thành phần chủ yếu là các phân tử khí, trong đó có nhiều nhất hydrogen va carbon monoxide.
Và thành phần quan trọng khác là bụi có kích thước rất nhỏ ( từ vải đến vai chục micromet), tại đây các nguyên tử hydrogen ( hay các nguyên tử khác) gặp nhau và kết hợp tạo thanh phân tử. Trong quá trình đám mây phân tử co lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn, khôi lượng riêng trung bình của chúng tăng lên. Khi sự co lại dién ra đủ mạnh và càng lúc càng nhanh hơn trong các vùng có mật độ cao, đắm mây phân tử dan tan vỡ thành một lượng lớn đám mây riêng lẽ. Các đám mây riêng lẽ này các là khối khí và bụi (gọi 14 lõi tiền sao).
Các lõi tiền sao sẽ bắt đầu co rút dưới tác dụng của lực hấp dẫn của chính nó, khởi đầu cho quá trình hình thành sao. Qúa trình co rút của lõi tiền sao chỉ có thé xảy ra khi lõi tiền sao có khôi lượng lớn hơn hoặc bằng khối lượng leans (khối lượng tối thiêu dé trọng lực của vật thê thắng được các lực chéng đỡ va bắt đầu co rút hap dan). Qua trình tiền hóa của các tiền sao bắt đầu co rút có thể chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn an minh và giai doan lộ diện. Giai đoạn 1: Thời kì ân mình Khi trọng lực của lõi tiền sao thắng các lực chống đỡ thì khối lượng của lõi tiền sao lớn hơn khối lượng tôi thiêu Jeans và lõi tiền sao bắt đầu co rút hap dan.
Sau khi lõi tiền sao bắt đầu co rút hấp dẫn hình thành tiền sao, các hạt vật chất vẫn tiếp tục bị lực hấp dẫn hút vào, nhưng do động năng quay khác nhau, những hạt có động lượng quay nhỏ thì rơi vào một mặt phang ở ngoài ria cắt ngang tiền sao, tạo thành một đĩa bồi đắp xung quanh tiền sao (đĩa tiền hành tinh) và những hạt có động lượng quay lớn thì rơi vào đĩa bồi đắp ở vị trí tiền sao xa hơn. âmđGìionaạh "“-12400AJ-=# Giw=0 ?—DIAU--> 10.004 te 100,060 yours đlGioaệộạn }e— 1,329 (0 to 100 AL—> 53,090,000 years Hinh 1. Các giai đoạn hình thành sao lùn nâu - Khi tiền sao trung tâm va đĩa tiên hành tỉnh đã hình thành, vật chất từ môi trường xung quanh vẫn tiếp tục rơi vào đĩa tiền hành tinh và đi chuyên vao trung tâm nhưng chỉ khoảng 50 % vật chất tiếp tục bôi đắp cho lõi tiền sao. Phần còn lại được trả ngược trở lại ra môi trường bên ngoài thông qua luồng phụt lưỡng cực phân tử khí, vuông góc với mặt phăng đĩa.
- Bởi vì khởi điểm của giai đoạn tiền sao được tính ngay từ lúc lõi tiền sao co rút, hau hết vật chat tồn tại cuối cùng trong ngôi sao được bồi đắp ở thời kì an mình nay. Giai đoạn 2: Thời kì lộ diện Bắt đầu giai đoạn này luồng phụt đã phá vỡ được vỏ bọc bên ngoài và dan tan biến, chi còn tiền sao trung tâm và đĩa tiền hành tinh. Lúc này tiền sao đã gom đủ khối lượng và xảy ra các phản ứng hạt nhân sau đó trở thành một ngôi sao thực thụ. Các giả thuyết hình thành và tiến hóa của sao lùn nâu 1.
Mô hình sao lùn nâu hình thành như các sao thông thường khối lượng thấp 1. Sự phân mảnh hỗn loạn Trong đám mây phân tử có sự nhiễu loạn siêu âm ( từ vụ nỗ của ngôi sao không lô ) đã tạo ra các vùng có vận tốc rất cao. Dong năng của dòng chảy hỗn loạn siêu âm thường lớn hơn 100 lần năng lượng chuyên động nhiệt. Dòng chảy hỗn loạn siêu âm này tập hợp, ghép và nén thành một khối khí tạo nên khối khí và bụi có khối lượng rất thấp, đủ day và nặng dé co rút hấp dẫn thành tiền sao lùn nâu hoặc tiền sao có khối lượng thấp.
Còn những khối khí và bụi có khối lượng dưới khối lượng tới hạn sẽ trôi theo dòng chảy hỗn loạn. Đây được gọi là quá trình phân mảnh hỗn loạn. Tuy nhiên đây chi là giả thuyết nên việc kiểm chứng giả thuyết vẫn chưa được thực hiện. Sự phân mảnh hap dẫn Các sao thông thường có khối lượng trung bình đến lớn, được hình thành từ đám mây phân tử theo mục 1.1 Các ngôi sao này sẽ liên kết hap dẫn với nhau tạo thành hệ sao.
Hệ sao này tạo ra trọng lực hấp dẫn trong đám mây phân tử hỗn loạn. hút khí vảo trong. Trọng lực sẽ nén các khí nay thanh dòng khí dạng sợi. Dòng khí dang sợi bị nén bởi thế năng hap dẫn của hệ sao và trong lực hap dẫn của chính nó.
Các khói khí nay có mật độ đủ cao sẽ co rút lại và hình thanh lõi tiền sao. Các lõi tiền sao này sẽ hình thành sao lùn nâu và sao có khôi lượng thập. Cơ chế đầy ra Nhiều nghiên cứu về các sao thuộc dãy chính và sao đã tiến hóa cho thấy có khoảng 15% đến 20% các sao là các hệ gồm nhiều vật thé tiền sao( ít nhất 3 tiền sao). Trong hệ nhiều vật thé tiền sao này một thành viên có khối lượng rất thấp có thé bị đây ra khỏi hệ.
Vì những phôi tiền sao này có khối lượng rất thấp, chúng bị mat kén khí va do không thê tự bôi đắp khí dé tăng khối lượng nên chung duy trì khối lượng thấp của mình và sẽ trở thành sao lùn nâu hoặc sao có khối lượng thắp hoặc vật thé có khôi lượng hành tinh. Những quan sát thực nghiệm không ủng hộ cơ chế nay. Do đó có thé một số ít sao lùn nâu được tạo ra bởi mô hình nay nhưng không phải là tat cả sao lùn nâu. Vùng tìm kiếm, phát hiện sao lùn nâu 1.
Vùng lần cận mặt trời Vùng lân cận Mặt trời được xem như một vùng không gian hình cầu có bán kính khoảng đưới 200 parsec (pc) tinh từ Mặt trời ( Ips=3,08568. I0'°m, tính từ Mặt trời).