[Перевод] Почему коричневые карлики такие тусклые?

Ох, эти звёзды… Гигантские топки ядерного синтеза. Они (как и наше Солнце) сжигают водород, превращая его в гелий (и другие элементы) и в процессе испускают очень много видимого света и энергии.

Но если посмотреть на коричневого карлика, он не будет выглядеть, как нормальная звезда (из главной последовательности), как наше Солнце. Коричневые карлики не могут выдать достаточно давления для того, чтобы сгорающий водород превращался в гелий. Они могут лишь превращать водород в дейтерий.

Давайте присмотримся к различиям этих процессов. Ядро атома водорода — это просто протон, с массой 938,272 МэВ/c² (я использую именно эти единицы, потому что их очень легко преобразовать в энергию, достаточно просто умножить на c², так как E=mc²). Дейтрон, ядро дейтерия, содержит протон и нейтрон (с массой 939,566 МэВ/c²), но поскольку они связаны в месте, общая масса дейтрона немного меньше массы двух протонов, 1875,613 МэВ/c². Поэтому при слиянии двух протонов, в результате которого появляется дейтрон, высвобождается энергия в 0,931 МэВ. Секундочку – это не совсем так… Также им нужно сохранить квантовые числа, типа зарядов и лептонного числа. Так им нужно произвести позитрон и нейтрино: но не волнуйтесь, позитрон аннигилирует в звезде с электроном и добавит вам дополнительных 0,511 МэВ энергии, и поднимет общую сумму до 1,442 МэВ на одну реакцию синтеза.

В большинстве звёзд это первый шаг в цепной реакции, ведущий к производству гелия-4, имеющего общую массу в 3727,38 МэВ/c². Это значит, что для каждых 4 протонов, синтезировавших гелий-4, мы получаем (включив два получающихся позитрона, аннигилирующих с электронами и выделяющих дополнительную энергию), 26,73 МэВ энергии. И вот как гелий-4 получается из дейтерия и протонов:

В результате, потратив такое же количество массы (допустим, 4 протона) для производства энергии, коричневые карлики выдают лишь 11% от энергии обычной звезды. Если добавить к этому их малую массу, уменьшенную скорость синтеза, мы и ответим на вопрос, почему коричневые карлики такие тусклые. Так насколько они тусклые? Возможно, эта иллюстрация поможет вам представить:

В следующий раз, выйдя на улицу, поблагодарите дружественное соседнее Солнце за теплоту, яркость и массу. В ином случае наш мир был бы холодным и одиноким местом.