Brązowe karły bywają nazywane nieudanymi gwiazdami. Mają masy większe niż planety, ale nadal zbyt małe, aby zachodziły w nich normalne reakcje termojądrowe syntezy wodoru w helu (co definiuje gwiazdy na głównym etapie ich ewolucji). Co najwyżej może w nich zachodzić synteza deuteru.

Jednak astronomom wcale nie jest łatwo odróżnić wielką planetę od brązowego karła. Gdy obserwują je przez teleskopy - mają one podobną jasność, temperatury, a nawet cechy atmosfery. Na dodatek masy największych planet pokrywają się z masami najmniejszych brązowych karłów. Dlatego przy odrywaniu dużych planet pozasłonecznych nie zawsze wiadomo, czy to jednak nie jest brązowy karzeł.

Teraz jednak naukowcom udało się ustalić kluczową wskazówkę: tempo obrotu dookoła swojej osi. Okazuje się, że wielkie planety obracają się dużo szybciej niż brązowe karły. Po pierwsze, daje to dodatkową możliwość sprawdzania, z jakim obiektem do czynienia mają astronomowie w danym przypadku. A po drugie, jest to kolejna wskazówka, że te dwa rodzaje obiektów ewoluują w inny sposób, a być może nawet powstają inaczej.

Wnioski dotyczące tempa obrotu tych dwóch rodzajów obiektów uzyskano na podstawie największego przeglądu mierzącego ten parametr na bezpośrednio sfotografowanych planetach i brązowych karłach. Przeprowadzono obserwacje w W.M. Keck Observatory na Hawajach, analizując sześć wielkich planet pozasłonecznych oraz 25 brązowych karłów.

Dzięki spektroskopii wysokiej rozdzielczości zmierzono szczegóły w atmosferach zbadanych obiektów. Struktury w widmach poszerzają się, gdy dany obiekt się obraca. Analizując to poszerzenia można ustalić, jak szybko następuje taki obrót.

Po dokonaniu własnych pomiarów, zestawiono je z wynikami z wcześniejszych badań, aby zwiększyć próbkę obiektów. Po porównaniu tempa obrotu okazało się, że wielkie planety mają tendencję do rotacji w większym procencie swojej maksymalnej teoretycznej szybkości, powyżej której obiekt zostałby rozerwany przez siłę odśrodkową. Brązowe karły są bardziej ślamazarne pod tym względem.

Badacze wskazują, że ta zależność wynika z mas obiektów oraz proporcji tych mas w stosunku do gwiazd, które okrążają. Uważa się, że planety formują się w dysku gazu i pyłu otaczającego gwiazdę. W tym procesie mogą uzyskać moment pędu z dysku. Z kolei brązowe karły powstają albo tak jak gwiazdy, poprzez zapadanie się grawitacyjne obłoku gazu, albo tak jak planety. Jednak interakcje pomiędzy silnym polem magnetycznym brązowego karła, a otaczającym gazem, działają jak hamulec i obiekt traci moment pędu.

Przykładem różnicy jest egzoplaneta w systemie HR 8799, która ma siedem mas Jowisza i obraca się niezwykle szybko. Z kolei pobliski brązowy karzeł ma trzy razy większa masę niż planeta (2 masy Jowisza), ale obraca się sześć razy wolniej. Oba obiekty mają ten sam wiek, rozmiary odpowiednio 1,9 promienia Jowisza i 3,2 promienia Jowisza. Liczbowo okres rotacji planety wynosi 7,5 godziny, a brązowego karła 53 godziny.

Odkrycie opublikowano w „The Astronomical Journal”. Pierwszym autorem publikacji jest Chin-Chun Hsu, stażysta podoktorski na Northwestern University w Evanston w stanie Illinois w USA. (PAP)

cza/ zan/