Une naine brune est un corps sur le point d’être une très grande planète ou une très petite étoile. Les naines brunes vont de 13 à environ 90 masses de Jupiter. L’Union astronomique internationale met la ligne entre les grandes planètes et les petites naines brunes à 13 masses de Jupiter, car c’est le seuil de masse nécessaire à la fusion du deutrium.
Le deutrium est un isotope de l’hydrogène qui comprend un neutron dans le noyau, plutôt qu’un seul proton comme dans l’hydrogène commun, et c’est le type d’atome le plus facile à fusionner. Comme le deutrium est assez rare par rapport à l’hydrogène commun – 6 atomes sur 10,000 XNUMX pour Jupiter, par exemple – il n’y en a pas assez pour la formation d’une véritable étoile, et les naines brunes sont donc souvent appelées « étoiles ratées ».
À environ 0.075 masse solaire, ou 90 masses de Jupiter, les naines brunes deviennent capables de fusionner de l’hydrogène normal – bien qu’à un rythme beaucoup plus lent que les étoiles de la séquence principale comme notre Soleil – ce qui en fait des naines rouges, des étoiles avec une luminosité solaire d’environ 1/10,000 1995. Les naines brunes affichent en général très peu ou pas de luminosité, générant de la chaleur principalement à travers les éléments radioactifs qu’elles contiennent, ainsi que la température due à la compression. Les naines brunes étant très sombres, il est difficile de les observer à distance, et seules quelques centaines sont connues. La première naine brune a été confirmée en XNUMX. Un autre nom proposé pour les naines brunes était « substar ».
Une propriété intéressante des naines brunes est qu’elles ont toutes presque le même rayon – à peu près celui de Jupiter – avec seulement 10 à 15 % de variance entre elles, même si leur masse va jusqu’à 90 fois celle de Jupiter. À la plage inférieure de l’échelle de masse, le volume de la naine brune est déterminé par la pression de Columb, qui détermine également le volume des planètes et d’autres objets de faible masse. À la plage supérieure de l’échelle de masse, le volume est déterminé par la pression de dégénérescence des électrons, c’est-à-dire que les atomes sont pressés aussi étroitement que possible sans que les couches d’électrons ne s’effondrent.
La physique de ces deux arrangements est telle que, à mesure que la densité augmente, le rayon est à peu près maintenu. Lorsqu’une masse supplémentaire est ajoutée au-delà des limites supérieures des masses naines brunes, le volume recommence à augmenter, produisant de grands corps célestes avec des rayons plus proches de celui de notre Soleil.