Az utóbbi években óriásit fejlődött a legkisebb tömegű csillagok, illetve a csillagok és az óriásbolygók közötti tömegtartományba eső barna törpék kutatása. Szintén napról-napra gazdagodik a más csillagok körül felfedezett bolygók listája. Ezeket az égitesteket összefoglalóan SMO néven (substellar-mass objects) emlegetik.

Ultrahideg törpéknek is nevezik az M7 színképosztály utáni csillagokat. A megfigyelések szerint négy kettőscsillagnál találtak igen kis tömegű komponenseket:

Gliese 65A, színkép: M5.5 V, M=0.101 +/- 0.012 Mo (Nap-tömeg)
Gliese 65B, színkép: M6 V, M=0.099 +/- 0.012 Mo
Gliese 234B, színkép: M5.5 V, M=0.0832 +/- 0.023 Mo
Gliese 623B, színkép: M5.5 V, M=0.081 +/- 0.014 Mo

Ezek, a máig ismert legkisebb tömegű csillagok, éppen csak felette vannak az elméletileg minimális csillagtömegnek (0.075 Mo), ami a hidrogén-hélium fúzióhoz szükséges. Mivel mező-objektumok, a koruk legalább néhány milliárd év.
Találtak hasonló, M6.5 V csillagokat a fiatal (125 millió éves) Fiastyúk nyílthalmazban is. Ott vannak még hidegebb, színképükben lítium vonalakat mutató, belsejükben teljesen konvektív barna törpék is, amelyek magjában a hőmérséklet nem elég nagy (<2.5 millió K) a termonukleáris energiatermeléshez.

Nagyon nehéz eldönteni, hogy egy égitest még épp csillag-e vagy már lassan kihűlő barna törpe. A színképi jellegzetességek, amelyek a légkörre vonatkoznak, nem mindig utalnak biztosan arra, hogy az objektum centrumában deutérium vagy lítium égés végbemegy-e.

Újabban az ultrahideg törpeket három színképtípusba sorolják: késői-M, L és T.
A késői-M törpék spektrumában a távoli vörös tartományt erős oxid (TiO és VO) sávok jellemzik. A közeli infravörösben uralkodók a H₂O, TiO, CO és FeH sávok. Erősek a KI és NaI vonalak is.

Az első ultrahideg M törpét 1944-ben fedezte fel van Biesbroeck (a vB 10 jelű csillagot), de bő 30 évet kellett várni a színképének értelmezésére. Mára több tucat ilyen égitestet ismerünk. Davy Kirkpatrick és társainak köszönhetően tisztázottak az M7-M9.5 színképosztályokba sorolás kritériumai is.

Az L törpék spektrumának vörös tartományában hidrid (CrH, FeH, CaH) és H₂O sávok találhatók. A TiO és VO gyengébben jelentkezik, mint az M törpéknél. Különösen szélesek a semleges alkáli fém (NaI és KI) vonalak.

Az első L törpét még 1988-ban fedezték fel, jelenleg több mint 100-at sorolnak ezen osztályba. A klasszifikáció L0-tól L8-ig terjed 0,5-ös lépésközzel, és a 630-1000 nm hullámhossztartományban a sávok viszonylagos erősségén alapul. Az erre vonatkozó elemzések az utóbbi 3 évben jelentek meg. Az effektív hőmérsékletük 1600-1800 K körüli.

A T törpéket a CH₄ (metán), a H₂O és H₂ sávok jellemzik, a Jupiter spektrumához hasonlóan. A hidridek nagyon gyengén látszanak a színképükben. Az első ilyen csillagot (a kettősrendszerbeli Gliese 229B metán barna törpét) 1995-ben találták, mára 13 a számuk. Az osztályozási rendszerük az infravörös spektrális tulajdonságokon alapul.

A vörös-infravörös törpecsillagok legsikeresebb megfigyelési programja a 2MASS (Two Micron All Sky Survey, Arizona és Chile). Ennek keretében fedezték fel amerikai csillagászok a legtöbb ultrahideg törpe csillagot. Jelentős kutatásokat végeznek a Hawaii-szigeteken lévő UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope) és Keck műszerrekkel, az SDSS (Sloan Digital Sky Survey, New Mexico) és a DENIS (Deep Near-Infrared Survey) programban. A Hubble űrtávcsővel egyforma barna törpe csillagokat tartalmazó kettősöket is kimutattak. Ezek egymás körüli mozgásából hamarosan pontos tömegeiket lehet meghatározni. A HST és a Keck I felvételei alapján a GG Tauriról kiderült, hogy 4 objektumból álló rendszer, melyek egyidőben, kb. 1,5 millió éve keletkeztek egy molekulafelhőben, és még most is az összehúzódás fázisában vannak. Az egyik komponens tömege csupán 4-5 százaléka a Napénak. A csillagfejlődési elméleteket kiválóan lehet tesztelni e rendszer megfigyelésével.

Az egyik szintén új eredmény az, hogy megtaláltak néhány olyan objektumot, amelyek hidat képeznek a barna törpék eddig ismert két (melegebb, 3500 K-es és hidegebb, 1500 K-es) csoportja között. A barna törpék a Nap tömegének csak 0,013-0,075 részével rendelkeznek (azaz 13 es 75 Jupiter-tömeg közöttiek). Kialakulásuk után egy ideig végbemehet a magjukban a hidrogén-hélium fúzió, de hamarosan túl kicsi lesz ehhez a centrális hőmérséklet, és lassan kihűlnek. Az 1300 K felszíni hőmérséklet alá hűlt barna törpék színképében a metán, illetve ammónia dominál (légkörükben ekkor már nem esnek szét ezek a molekulák), míg a melegebbek esetén a szénmonoxid és a kétatomos nitrogén molekula a jellemző. A 2000 februárjában felfedezett három objektum infravörös színképében mindkét csoport jellemzőit
megtalálták.

Lényeg tehát, hogy a kistömegű vörös törpéktől egészen a Jupiter típusú bolygókig szinte minden tömegtartományban találtak égitestet. A főbb fajták között főleg a spektrális tulajdonságok tesznek különbséget. Az infravörös méréstechnika fejlődésével a csillagászat e területe rengeteg új eredményt hoz a közeljövőben is.

A színképosztályok sorrendjét memorizáló angol mondat a hideg L törpék miatt a következőre változott:
Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss My Lips.

http://www.iap.fr/com45uai/rapport99
http://www.nas.edu/ssb/wsmoch2.htm
http://www.its.caltech.edu/~diver/homepage/research/tdwarf.html

dr. Szatmáry Károly

Hertzsprung-Russell diagram a vizuális (balra) és az infravörös (jobbra) tartomány adatai alapján.

Az L és a T törpék jellemző elnyelési színképe a sok molekulasávval.
Forrás: Sky and Telescope 2000 Sept.