home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Starbase One Astronomy & Space Collection / STARBASE_ONE.ISO / a96 / disk12 / brdwarfs.txt < prev    next >
Text File  |  1996-01-19  |  8KB  |  150 lines

  1. A Galaxy Dweller's Guide to Planets, Stars and Dwarfs
  2.  
  3.  
  4. "Twinkle little star, how I wonder what you are . . ."
  5.  
  6. Today, you might just as easily find astronomers humming this nursery
  7. rhyme as well as children.  Rapid advances in telescope technology --
  8. adaptive optics, space observatories, interferometry, image processing
  9. techniques -- are allowing astronomers to see ever fainter and smaller
  10. companions to normal stars.  As telescopic capabilities sharpen,
  11. conventional definitions for planets and stars may seem to be getting
  12. blurry. In the search for other planetary systems, astronomers are
  13. turning up objects that straddle the dim twilight zone between planets
  14. and stars, and others that seem to contradict conventional wisdom, such
  15. as a planetary system accompanying a burned-out compacted star called a
  16. neutron star.
  17.  
  18.  
  19. Stars
  20.  
  21. Stars are large gaseous bodies that generate energy through nuclear
  22. fusion processes at their cores -- where temperatures and pressures are
  23. high enough for hydrogen nuclei to collide and fuse into helium nuclei,
  24. converting matter to energy in the process.  Stars are born out of
  25. clouds of hydrogen, that collapse under gravity to form dense knots of
  26. gas.  This collapse continues until enough pressure builds up to heat
  27. the gas and trigger nuclear fusion.  The energy released by this
  28. "fusion-engine" halts the collapse, and the star is in equilibrium.
  29.  
  30. A star's brightness, temperature, color  and lifetime are all
  31. determined by its initial mass.  Our Sun is a typical middle-aged star
  32. halfway through its ten billion-year life.  Stars can be 100 times more
  33. massive than our Sun, or less that 1/10 its mass.  A Hubble Space
  34. Telescope search for dim stars suggests that most stars in the galaxy
  35. are about 1/5 the mass of our Sun.
  36.  
  37. Following a fiery birth, stars lead tranquil lives as inhabitants of
  38. the galaxy.  Late in a star's life, fireworks can begin anew as changes
  39. in the core heat the stars further, eject its outer layers, and cause
  40. it to pulsate.  All stars eventually burn out. Most collapse to white
  41. dwarf stars -- dim planet-sized objects that are extraordinarily dense
  42. because they retain most of their initial mass.  Extremely massive
  43. stars undergo catastrophic core collapse and explode as supernovae --
  44. the most energetic events in the universe.  Black holes and neutron
  45. stars -- ultra dense stellar remnants with intense gravitational fields
  46. -- can be created in supernova blasts.
  47.  
  48. At least half of the stars in the galaxy have companion stars.  These
  49. binary star systems can undergo complicated evolutionary changes as one
  50. star ages more rapidly than the companion and dies out.  If the two
  51. stars are close enough together, gas will flow between them and this
  52. can trigger nova outbursts. Supernovae and novae are key forces  in a
  53. grand cycle of stellar rebirth and renewal.  Heavier elements cooked up
  54. in the fusion furnaces of stars are ejected back into space, serving as
  55. raw material for building new generations of stars and planets.
  56.  
  57.  
  58. Planets
  59.  
  60. Though the universe contains billions upon billions of stars, until
  61. recently only nine planets were known -- those of our solar system.
  62. The Solar System provides a fundamental model for what we might expect
  63. to find around other stars, but it's difficult to form generalities
  64. from just one example.  It may turn out that nature is more varied and
  65. imaginative when it comes to building and distributing planets
  66. throughout the Galaxy.
  67.  
  68. In it simplest definition, a planet is a nonluminous body that orbits a
  69. star, and is typically a small fraction of the parent star's mass.
  70. Planets form out of a disk of dust and gas that encircles a newborn
  71. star.  These embryonic disks have been observed around young stars,
  72. both in infrared and visible light.  The planets' orbits in our solar
  73. system trace out the skeleton of just such a disk that encircled the
  74. newborn Sun.
  75.  
  76. Planets agglomerate from the collision of dust particles in the disk,
  77. and then snowball in size to solid bodies that continue gobbling up
  78. debris like cosmic Pac-Men.  In the case of our solar system this led
  79. to eight major bodies, thousands to tens of thousands of miles across.
  80. (The ninth planet, Pluto, is probably a survivor of an early subclass
  81. of solar system inhabitants called icy dwarfs).  A planet's mass and
  82. composition are determined by where it formed in the disk.  In the case
  83. of our solar system the more massive planets are found far from the
  84. Sun, though not too far where material didn't have time to agglomerate
  85. (because orbital periods were so slow that chances for collisions were
  86. minimal).
  87.  
  88. Unlike asteroids which are cold chunks of solar system debris, a
  89. planet must  be massive enough to have at least once had a molten core
  90. that differentiated the planet's interior.  This is a process where
  91. heavier elements sank to the center and lighter elements float to the
  92. surface.  According to this idea, planets should have dense
  93. rocky/metallic cores.  Depending how far they formed from their parent
  94. star, they may retain a dense mantle of primordial hydrogen and
  95. helium.  In the case of our solar system this establishes two families
  96. of planets: the inner rocky or terrestrial planets such as Earth and
  97. Mars, which have solid surfaces, and the outer gas giant planets
  98. Jupiter and Saturn that are mostly gaseous and liquid.  Massive planet
  99. like Jupiter are still gravitationally contracting and shine in
  100. infrared light.
  101.  
  102. Ironically, the first bonafide planetary system ever detected beyond
  103. our Sun exists around a neutron star - a collapsed stellar core left
  104. over from the star's self-detonation as a supernova. Resembling our
  105. inner solar system in terms of size and distribution, these three
  106. planets  orbiting the crushed star probably formed after the star
  107. exploded.  Apparently a disk must have formed after the stellar death,
  108. from which the planets agglomerated.  Other suspected extrasolar
  109. planets also seem to defy conventional wisdom. An object orbiting the
  110. star 51 Pegasus may have the mass of Jupiter, but is 20 times closer to
  111. the star than Earth is from the Sun.
  112.  
  113.  
  114. Brown Dwarfs
  115.  
  116. Brown dwarfs are the galaxy's underachievers.  They never quite made it
  117. as stars. Like stars, brown dwarfs collapse out of a cloud of
  118. hydrogen.  Like a planet they are too small to shine by nuclear fusion,
  119. and radiate energy only through gravitational contraction.  (More
  120. massive brown dwarfs might have initiated fusion, but could not sustain
  121. it.)  Their predicted masses range from several times the mass of
  122. Jupiter to a few percent the mass of our Sun.  Spectroscopically, the
  123. cool dwarfs may resemble gas giant planets in terms of chemical
  124. composition.
  125.  
  126.  
  127. A Color-Guide to Dwarfs
  128.  
  129. The different type of so-called "dwarfs" in the Galaxy would even
  130. befuddle the storybook character, Snow White:
  131.  
  132. White dwarfs  -- Burned-out stars that no longer shine through nuclear
  133. fusion, and have collapsed to Earth-sized objects.  Ironically, their
  134. surface temperature rises as they collapse and so the star is
  135. white-hot.
  136.  
  137. Yellow dwarfs -- Normal stars with our Sun's temperature and mass.
  138.  
  139. Red dwarfs  -- Stars that are small, cooler and hence, dimmer than our
  140. Sun.  The cooler a star the redder it is, just as a dying ember fades
  141. from yellow-orange to cherry-red.
  142.  
  143. Brown dwarfs -- Substellar objects that have formed like a star, but
  144. are not massive enough to sustain nuclear fusion processes.
  145.  
  146. Black dwarfs -- White dwarfs that cool to nearly absolute zero.  The
  147. universe isn't old enough yet for black dwarfs to exist.
  148.  
  149.  
  150.