Ruskea kääpiö on ruumis, joka on hyvin suuri planeetta tai hyvin pieni tähti. Ruskeat kääpiöt vaihtelevat 13 – noin 90 Jupiter -massan välillä. Kansainvälinen tähtitieteellinen liitto asettaa rajan suurten planeettojen ja pienten ruskeiden kääpiöiden välille 13 Jupiterin massaan, koska tämä on deutriumin fuusioon tarvittava massakynnys.
Deutrium on vedyn isotooppi, joka sisältää neutronin ytimessä eikä pelkästään protonia, kuten tavallisessa vedyssä, ja se on helpoin sulattava atomi. Koska deutrium on melko harvinainen verrattuna tavalliseen vetyyn – esimerkiksi 6 atomia 10,000 XNUMX: sta Jupiterille -, todellisen tähden muodostumiseen ei ole riittävästi, joten ruskeita kääpiöitä kutsutaan usein “epäonnistuneiksi tähdiksi”.
Noin 0.075 aurinkomassan tai 90 Jupiterin massan ruskeat kääpiöt kykenevät sulattamaan normaalin vedyn – tosin paljon hitaammin kuin aurinkomme kaltaiset pääjärjestykset – tehden niistä punaisia kääpiöitä, tähtiä, joiden valovoima on noin 1/10,000 1995. Ruskeat kääpiöt hehkuvat yleensä hyvin vähän tai eivät lainkaan, ja ne tuottavat lämpöä pääasiassa niiden sisältämien radioaktiivisten elementtien kautta sekä pakkauksesta johtuvan lämpötilan. Koska ruskeat kääpiöt ovat hyvin himmeitä, niitä on vaikea havaita kaukaa, ja vain muutama sata tunnetaan. Ensimmäinen ruskea kääpiö vahvistettiin vuonna XNUMX. Ruskeille kääpiöille ehdotettu vaihtoehtoinen nimi oli ”ala -aste”.
Mielenkiintoinen ominaisuus ruskeilla kääpiöillä on, että heillä kaikilla on lähes sama säde – suunnilleen Jupiterilla – ja niiden välillä on vain 10-15%: n vaihtelu, vaikka niiden massa vaihtelee jopa 90 kertaa Jupiterin massasta. Massa-asteikon matalilla alueilla ruskean kääpiön tilavuus määräytyy Columbin paineen perusteella, joka määrittää myös planeettojen ja muiden pienimassoisten esineiden tilavuuden. Massa -asteikon korkeammalla alueella tilavuus määräytyy elektronien rappeutumispaineen avulla – toisin sanoen atomit puristuvat mahdollisimman lähelle toisiaan ilman, että elektronikuoret romahtavat.
Näiden kahden järjestelyn fysiikka on sellainen, että tiheyden kasvaessa säde pysyy karkeasti yllä. Kun lisää massaa lisätään ruskeiden kääpiömassojen ylärajojen ohi, tilavuus alkaa jälleen kasvaa, jolloin syntyy suuria taivaankappaleita, joiden säteet ovat lähempänä aurinkoamme.