Кафеаво џуџе

Кафеавите џуџиња — вид на подѕвездени објекти кои имаат поголема маса од најголемите гасни џиновски планети, но помали од најмасовните ѕвезди од главната низа. Нивната маса е приближно 13 до 80 пати поголема од јупитеровата маса (M_J) ^[2] — не е доволно голема за да се одржи јадрено соединување на обичниот водород (¹H) во хелиум во нивните јадра, но доволно масивна за да емитува светлина и топлина од соединување на деутериум (²H). Најмасовните (> 65 M_J) можат да согорат литиум (⁷Li)

Уметнички концепт за кафеаво џуџе од типот Т

Споредба: повеќето кафеави џуџиња се малку поголеми по волумен од Јупитер (15–20%),^[1] но сепак се и до 80 пати помасивни поради поголемата густина. Сликата е во скала, при што полупречникот на Јупитер е 11 пати поголем од оној на Земјата, а полупречникот на Сонцето 10 пати поголем од оној на Јупитер.

Астрономите ги класифицираат самосветлечките објекти според спектрален тип, разлика тесно поврзана со температурата на површината, а кафеавите џуџиња ги заземаат типовите M, L, T и Y.^[3][4] Бидејќи кафеавите џуџиња не подлежат на стабилно соединување на водород, тие се ладат со текот на времето, прогресивно поминувајќи низ подоцнежните спектрални типови како што стареат.

Нивното име не доаѓа од бојата на сјајноста што ја испуштаат, туку од нивното паѓање помеѓу белите џуџести ѕвезди и „темните“ планети по големина. Со голо око, кафеавите џуџиња би се појавиле во различни бои во зависност од нивната температура. Најтоплите се можеби портокалови или црвени,^[5] додека постудените кафеави џуџиња најверојатно ќе изгледаат магента или црни за човечкото око.^[6] Кафеавите џуџиња може да бидат целосно конвективни, без слоеви или хемиска диференцијација по длабочина.^[7]

Иако нивното постоење првично било теоретизирано во 1960-тите, дури во средината на 1990-тите биле откриени првите недвосмислени кафеави џуџиња. Бидејќи кафеавите џуџиња имаат релативно ниски површински температури, тие не се многу светли на видливи бранови должини, емитувајќи најголем дел од нивната светлина во инфрацрвеното светло. Меѓутоа, со доаѓањето на поспособни уреди за откривање инфрацрвени зраци, биле идентификувани илјадници кафеави џуџиња. Најблиските познати кафеави џуџиња се наоѓаат во системот Луман 16, бинарен состав од кафеави џуџиња од типот L и Т на околу 6.5 светлосни години од Сонцето. Луман 16 е третиот најблизок систем до Сонцето по Алфа Кентаур и Барнардовата Ѕвезда.

Историја

Ова кафеаво џуџе (помалото тело) кружи околу ѕвездата Глизе 229, која се наоѓа во соѕвездието Зајак на околу 19 светлосни години од Земјата. Кафеавото џуџе, наречено Глизе 229B, е околу 20 до 50 пати поголемо од Јупитер.

Рано теоретизирање

Планети, кафеави џуџиња, ѕвезди

Објектите кои денес се нарекуваат „кафеави џуџиња“ биле теоретизирани од Шив С. Кумар во 1960-тите дека постојат и првично биле наречени црни џуџиња,^[8] класификација за темните подѕвездени објекти кои слободно лебдат во вселената кои не биле доволно масивни за да одржат водородно соединување. Сепак, (а) терминот црно џуџе веќе бил во употреба за да се однесува на ладно бело џуџе; (б) црвените џуџиња спојуваат водород; и (в) овие објекти може да бидат светли на видливи бранови должини на почетокот на нивниот живот. Поради ова, биле предложени алтернативни имиња за овие објекти, вклучително и планетарни и подѕвездни. Во 1975 година, Џил Тартер го предложил терминот „кафеаво џуџе“, користејќи ја „кафеавата“ како приближна боја.^[9][10]

Терминот „црно џуџе“ сè уште се однесува на бело џуџе кое се оладило до тој степен што повеќе не испушта значителни количини светлина. Меѓутоа, времето потребно за дури и белото џуџе со најмала маса да се олади до оваа температура се пресметува дека е подолго од сегашната старост на универзумот; оттука се очекува дека таквите објекти сè уште не постојат.^[11]

Раните теории во врска со природата на ѕвездите со најниска маса и границата на согорување на водород сугерираат дека население I со маса помала од 0,07 сончеви маси (M☉) или популационен објект II помал од 0.09 M_☉ никогаш не би поминал низ нормален ѕвезден развој и би станал целосно изродена ѕвезда.^[12] Првата само-конзистентна пресметка на минималната маса што гори водород потврдила вредност помеѓу 0,07 и 0,08 сончеви маси за население I објекти.^[13][14]

Соединување на деутериум

Главна статија: Деутерумско согорување

Откритието на јадреното согорување на деутериум до 0.013 M_☉ (13,6 M_J) и влијанието на формирањето прашина во студените надворешни атмосфери на кафеавите џуџиња во доцните 1980-ти ги довеле овие теории во прашање. Сепак, таквите предмети биле тешко да се пронајдат бидејќи тие речиси и да не испуштаат видлива светлина. Нивните најсилни емисии се во инфрацрвениот (IR) спектар, а инфрацрвените детектори базирани на земја биле премногу непрецизни во тоа време за лесно да се идентификуваат какви било кафеави џуџиња.

Оттогаш, бројни пребарувања со различни методи ги барале овие предмети. Овие методи вклучувале истражувања со слики со повеќе бои околу теренските ѕвезди, испитувања со слика за слабите придружници на џуџињата и белите џуџиња од главната низа, испитувања на млади ѕвездени јата и следење на радијалната брзина за блиски придружници.

GD 165B и класа L

Долги години, напорите да се откријат кафеавите џуџиња биле неплодни. Меѓутоа, во 1988 година, во инфрацрвено пребарување на бели џуџиња бил пронајден слаб придружник на белата џуџеста ѕвезда GD 165. Спектарот на придружникот GD 165B бил многу црвен и енигматичен, не покажувајќи ниту една од карактеристиките што се очекувале од црвено џуџе со мала маса. Станало јасно дека GD 165B ќе треба да се класифицира како многу поладен објект од најновите M џуџиња тогаш познати. GD 165B останала единствена речиси една деценија до појавата на Two Micron All-Sky Survey (2MASS) во 1997 година, која открила многу објекти со слични бои и спектрални карактеристики.

Денес, GD 165B е признаена како прототип на класата на објекти кои денес се нарекуваат „L џуџиња“.^[15][16]

Иако откривањето на студеното џуџе било многу значајно во тоа време, се дебатирало дали GD 165B би била класифицирана како кафеаво џуџе или едноставно како ѕвезда со многу мала маса, бидејќи набљудувачки било многу тешко да се направи разлика помеѓу двете.

Набргу по откривањето наGD 165B, биле пријавени други кандидати како кафеави џуџиња. Сепак, повеќето не успеале да ја оправдаат својата кандидатура, бидејќи отсуството на литиум покажало дека се ѕвездени објекти. Вистинските ѕвезди го согоруваат својот литиум за малку повеќе од 100 мегагодини, додека кафеавите џуџиња (кои можат, збунувачки, да имаат температури и сјајност слични на вистинските ѕвезди) нема. Оттука, откривањето на литиум во атмосферата на објект постар од 100мегагодини гарантира дека тоа е кафеаво џуџе.

Глизе 229B и класа Т

Кафеавото џуџе од прва класа „Т“ било откриено во 1994 година од астрономите од Калтек, Шринивас Кулкарни, Тадаши Накаџима, Кит Метјус и Ребека Опенхајмер,^[17] и научниците од Џонс Хопкинс Семјуел Т. Дуренс и Дејвид Голимовски. Тој бил потврден во 1995 година како подѕвезден придружник на Глизе 229. Глизе 229b е една од првите два примери на јасни докази за кафеаво џуџе, заедно со Бик 1. Била потврдена во 1995 година, и двете биле идентификувани со присуството на 670.8 nm литиумска линија. Било откриено дека последната има температура и сјај далеку под ѕвездениот опсег.

Нејзиниот близу инфрацрвен спектар јасно покажал опсег на апсорпција на метан на 2 микрометри, карактеристика што претходно била забележана единствено во атмосферата на џиновските планети и на сатурновата месечина Титан. Апсорпција на метан не се очекува на ниту една температура на ѕвезда од главната низа. Ова откритие помогнало да се воспостави уште една спектрална класа дури и поладна од L џуџиња, познати како „Т џуџиња“, за што Глизе 229B е прототипот.

Теиде 1 и класа М

Првото потврдено кафеаво џуџе од класа „М“ било откриено од шпанските астрофизичари Рафаел Реболо (шеф на тимот), Марија Роза Запатеро-Осорио и Едуардо Л. Мартин во 1994 година.^[18] Овој објект, кој бил пронајден во отворениот кластер Плејади, го добил името Теиде 1. Статијата за откривање била поднесена до Nature во мај 1995 година и објавена на 14 септември 1995.^[19][20] Nature на насловната страница на тој број ги истакнала „Официјалните откриени кафеави џуџиња“.

Теиде 1 била откриена на сликите собрани од тимот на Институтот за астрофизика на Канарските Острови на 6 јануари 1994 година користејќи го 80 cm телескоп (IAC 80) во опсерваторијата Теиде, а нејзиниот спектар за прв пат бил снимен во декември 1994 година со помош на 4.2 m Телескопот Вилијам Хершел во опсерваторијата Роке де лос Мучахос (Ла Палма). Растојанието, хемискиот состав и староста на Теиде 1 може да се формира поради неговото членство во младиот ѕвезден кластер Плејади. Користејќи ги најнапредните модели на ѕвездена и подѕвездениот развој во тој момент, тимот процени лза Теиде 1 маса од 55 ± 15 M_J,^[21] што е под границата на ѕвездената маса. Објектот станал наводен во следните дела поврзани со млади кафеави џуџиња.

Теоретски, кафеаво џуџе под 65 M_J не е во состојба да согорува литиум со термојадрено соединување во кое било време од неговиот развој. Овој факт е еден од принципите за тестирање на литиум што се користи за да се процени субѕвездената природа на астрономските тела со ниска осветленост и ниска површинска температура.

Висококвалитетни спектрални податоци добиени од телескопот Кек 1 во ноември 1995 година покажале дека Теиде 1 сè уште го имала почетното изобилство на литиум од оригиналниот молекуларен облак од кој се формирале ѕвездите на Плејадите, што го докажува недостатокот на термојадрено соединување во нејзиното јадро. Овие набљудувања потврдиле дека Теиде 1 е кафеаво џуџе, како и ефикасноста на спектроскопското литиумско согорување.

Некое време, Теиде 1 бил најмалиот познат објект надвор од Сончевиот систем кој бил идентификуван со директно набљудување. Оттогаш, над 1.800 идентификувани ѕвезди се кафеави џуџиња, дури и некои многу блиску до Земјата, како што е Епсилон Индијанец Ba и Bb, пар кафеави џуџиња гравитациски врзани за ѕвезда слична на Сонцето 12 светлосни години од Сонцето,^[22] и Луман 16, бинарен систем на кафеави џуџиња на 6,5 светлосни години од Сонцето.

Теорија

Херцшпрунг-Раселов дијаграм

Спектрален тип

Кафеави џуџиња

Бели џуџиња

Црвени џуџиња

Подџуџиња

Главна низа
(„џуџиња“)

Подџинови

Џинови

Сјајни џинови

Суперџинови

Хиперџинови

апсол.
вели-
чина
(M_V)

Стандардниот механизам за ѕвездениот развој е преку гравитациониот колапс на ладен меѓуѕвезден облак од гас и прашина. Како што облакот се собира, тој се загрева поради механизмот Келвин-Хелмхолц. На почетокот на процесот, гасот што се собира брзо зрачи голем дел од енергијата, дозволувајќи му на колапсот да продолжи. На крајот, средишниот регион станува доволно густ за да го зароби зрачењето. Следствено, централната температура и густината на колабираниот облак драстично се зголемуваат со текот на времето, забавувајќи ја контракцијата, додека условите не се топли и доволно густи за да се појават термојадрени реакции во јадрото на протоѕвездата. За типична ѕвезда, притисокот на гасот и зрачењето генерирани од реакциите на термојадреното соединување во нејзиното јадро ќе ја поддржат против секоја понатамошна гравитациска контракција. Хидростатичката рамнотежа е постигната и ѕвездата ќе го помине поголемиот дел од својот живот спојувајќи водород во хелиум како ѕвезда од главната низа.

Доколку, сепак, почетната маса на протоѕвездата е помала од околу 0.08 M_☉,^[23] нормалните водородни термојадрени реакции нема да се запалат во јадрото. Гравитациското собирање не ја загрева малата протоѕвезда многу ефикасно, и пред температурата во јадрото да се зголеми доволно за да предизвика соединување, густината достигнува точка каде што електроните стануваат доволно тесно набиени за да создадат притисок на квантна електронска дегенерација. Според моделите за внатрешни кафеави џуџести ѕвезди, типичните услови во јадрото за густина, температура и притисок се очекува да бидат следниве:

• ${\displaystyle 10\,\mathrm {g/cm^{3}} \,\lesssim \,\rho _{c}\,\lesssim \,10^{3}\,\mathrm {{g}/{cm^{3}}} }$
• ${\displaystyle T_{c}\lesssim 3\times 10^{6}\,\mathrm {K} }$
• ${\displaystyle P_{c}\sim 10^{5}\,\mathrm {Mbar} .}$

Ова значи дека протоѕвездата не е масивна или доволно густа за да ги достигне условите потребни за одржување на водородното соединување. Материјата што паѓа е спречена, со притисок на дегенерација на електрони, да ги достигне потребните густини и притисоци.

Понатамошното гравитациско собирање е спречено и резултатот е кафеаво џуџе кое едноставно се лади со зрачење на внатрешната топлинска енергија. Забележливо е дека, во принцип, можно е кафеавото џуџе полека да собира маса над границата на согорување на водород без да започне соединување на водород. Ова може да се случи преку пренос на маса во двоен кафеав џуџест систем.

Кафеави џуџиња со висока маса наспроти ѕвезди со мала маса

Литиумот генерално е присутен кај кафеавите џуџиња, а не кај ѕвездите со мала маса. Ѕвездите, кои ја достигнуваат високата температура неопходна за спојување на водородот, брзо го исцрпуваат својот литиум. Се јавува соединување на литиум-7 и протон, при што се произведуваат две јадра на хелиум-4. Температурата неопходна за оваа реакција е малку под потребната за соединување на водород. Струењето кај ѕвездите со мала маса гарантира дека литиумот во целиот волумен на ѕвездата е на крајот исцрпен. Затоа, присуството на литиумската спектрална линија кај кандидатот кафеаво џуџе е силен показател дека тој навистина е субѕвезден објект.

Литиумов тест

Употребата на литиум за разликување на кандидатите кафеави џуџиња од ѕвезди со мала маса обично се нарекува литиумов тест, а пионери на ова се Рафаел Реболо, Едуардо Мартин и Антонио Магацу. Сепак, литиумот се гледа и кај многу млади ѕвезди, кои сè уште немале доволно време да го изгорат сето тоа.

Потешките ѕвезди, како Сонцето, исто така можат да задржат литиум во своите надворешни слоеви, кои никогаш не стануваат доволно жешки за да го спојат литиумот и чијшто конвективен слој не се меша со јадрото каде што литиумот брзо би се исцрпувал. Тие поголеми ѕвезди лесно се разликуваат од кафеавите џуџиња по нивната големина и сјајност.

Спротивно на тоа, кафеавите џуџиња на највисокиот дел од опсегот на нивната маса може да бидат доволно жешки за да го осиромашат нивниот литиум кога се млади. Џуџиња со маса поголема од 65 M_J може да го изгорат својот литиум додека да наполнат половина милијарда години;^[24] така што тестот за литиум не е совршен.

Атмосферски метан

За разлика од ѕвездите, постарите кафеави џуџиња понекогаш се доволно студени што, во текот на многу долги временски периоди, нивната атмосфера може да собере забележливи количества метан, кој не може да се формира во пожешките објекти. Џуџињата потврдени на овој начин вклучуваат Глизе 229 B.

Железни, силикатни и сулфидни облаци

Ѕвездите од главната низа се ладат, но на крајот достигнуваат минимална булометриска сјајност што можат да ја одржат преку стабилно соединување. Оваа осветленост варира од ѕвезда до ѕвезда, но генерално е најмалку 0,01% од онаа на Сонцето. Кафеавите џуџиња постојано се ладат и потемнуваат во текот на нивниот животен век; доволно старите кафеави џуџиња ќе бидат премногу слаби за да можат да се забележат.

Модели на облак за раните кафеави џуџиња од типот Т SIMP J0136+09 и 2MASS J2139+02 (двата леви панели) и доцното кафеаво џуџе од типот Т 2M0050–3322.

Облаците се користат за да се објасни слабеењето на спектралната линија на железо хидрид (FeH) кај доцните L-џуџиња. Железните облаци го осиромашуваат FeH во горната атмосфера, а облакот го блокира погледот кон долните слоеви кои сè уште содржат FeH. Подоцнежното зацврстување на ова хемиско соединение на пониски температури од средните до доцните Т-џуџиња се објаснува со нарушени облаци што му овозможуваат на телескопот да погледне во подлабоките слоеви на атмосферата што сè уште содржи FeH.^[25] Младите L/T-џуџиња (L2-T4) покажуваат голема варијабилност, што може да се објасни со облаци, жаришта, поларници со магнетен погон или термохемиска нестабилност.^[26] Облаците на овие кафеави џуџиња се објаснети или како железни облаци со различна дебелина или како понизок дебел слој од железен облак и горен силикатен облачен слој. Овој горен силикатен слој може да се состои од кварц, енстатит, корунд и/или фостерит.^[27][28] Сепак, не е познато дали силикатните облаци се секогаш неопходни за млади објекти.^[29] Апсорпцијата на силикат може директно да се набљудува во средно-инфрацрвеното растојание од 8 до 12 μm. Набљудувањата со Вселенскиот телескоп Спицер покажале дека апсорпцијата на силикати е честа, но не сеприсутна за џуџињата L2-L8.^[30] Дополнително, MIRI забележал апсорпција на силикати во придружникот на планетарна маса VHS 1256b.^[31]

Железен дожд како дел од процесите на атмосферска конвекција е можен единствњно кај кафеавите џуџиња, а не и кај малите ѕвезди. Спектроскопското истражување за железен дожд сè уште е во тек, но не сите кафеави џуџиња секогаш ќе ја имаат оваа атмосферска аномалија. Во 2013 година, хетерогена атмосфера што содржи железо била снимена околу компонентата В во блискиот систем Луман 16.^[32]

За доцните кафеави џуџиња од типот Т биле извршени само неколку променливи пребарувања. Се предвидува дека ќе се формираат тенки облачни слоеви кај доцните Т-џуџиња од хром и калиум хлорид, како и неколку сулфиди. Овие сулфиди се манган сулфид, натриум сулфид и цинк сулфид.^[33] Променливото T7 џуџе 2M0050-3322 е објаснето дека има горен слој облаци од калиум хлорид, среден слој облаци од натриум сулфид и долен слој облаци од манган сулфид. Крпеливите облаци од горните два облачни слоја би можеле да објаснат зошто појасите на метанот и водената пареа се променливи.^[34]

На најниските температури на Y-џуџето WISE 0855-0714, облачните слоеви од сулфид и водени ледени облаци би можеле да покријат 50% од површината.^[35]

Кафеави џуџиња со мала маса наспроти планети со голема маса

Уметнички концепт на кафеавото џуџе околу ѕвездата HD 29587, придружник познат како HD 29587 b, проценет на околу 55 јупитерови маси

Како ѕвезди, кафеавите џуџиња се формираат независно, но, за разлика од ѕвездите, им недостига доволно маса за да ја „запалат“ водородното соединување. Како и сите ѕвезди, тие можат да се појават поединечно или во непосредна близина на други ѕвезди. Некои се вртат и можат, како планетите, да имаат ексцентрични орбити.

Нејаснотии на големината и согорување на горивото

Кафеавите џуџиња се сите приближно ист полупречник како Јупитер. На највисокиот крај од нивниот опсег на маса (60–90 M_J), волуменот на кафеавото џуџе е управуван првенствено од притисокот на дегенерација на електрони,^[36] како што е кај белите џуџиња; на долниот крај на опсегот (10 M_J), нивниот волумен е управуван првенствено од Кулоновиот притисок, како што е кај планетите. Нето резултатот е дека полупречниците на кафеавите џуџиња варираат за само 10-15% во опсегот на можните маси. Покрај тоа, односот маса-полупречник не покажува промена од околу една маса на Сатурн до почетокот на согорувањето на водородот (0,080 ± 0,008), што сугерира дека од оваа перспектива кафеавите џуџиња се едноставно џиновски планети со голема маса.^[37] Ова може да го отежне нивното разликување од планетите.

Покрај тоа, многу кафеави џуџиња не се подложени на соединување; дури и оние на највисокиот дел од опсегот на маса (над 60 M_J) се ладат доволно брзо што по 10 милиони години тие повеќе не се подложени на соединување.

Топлински спектар

Рендгенските зраци и инфрацрвените спектри се знаци на кафеави џуџиња. Некои испуштаат рендгенски зраци; и сите „топли“ џуџиња продолжуваат да светат јасно во црвениот и инфрацрвениот спектар додека не се изладат на температури слични на планетите (под 1.000 К).

Гасните џинови имаат некои од карактеристиките на кафеавите џуџиња. Како и Сонцето, Јупитер и Сатурн се направени првенствено од водород и хелиум. Сатурн е речиси исто толку голем како Јупитер, и покрај тоа што има само 30% маса. Три од џиновските планети во Сончевиот Систем (Јупитер, Сатурн и Нептун) испуштаат многу повеќе (до околу двапати) топлина отколку што примаат од Сонцето.^[38][39] Сите четири џиновски планети имаат свои „планетарни“ системи, во форма на екстензивни системи на месечината.

Тековен стандард на МАС

Во моментов, Меѓународниот астрономски сојуз разгледува објект над 13 M_J (ограничувачката маса за термојадрено спојување на деутериум) да биде кафеаво џуџе, додека објект под таа маса (и кој орбитира околу ѕвезда или ѕвезден остаток) се смета за планета. Минималната маса потребна за активирање на одржливо согорување на водород (околу 80 M_J) ја формира горната граница на дефиницијата.^[40]

Исто така, се дебатира дали кафеавите џуџиња би биле подобро дефинирани со нивниот процес на формирање наместо со теоретски граници на масата засновани на реакции на јадрено соединување. Според оваа интерпретација, кафеавите џуџиња се оние објекти кои ги претставуваат производите со најниска маса од процесот на ѕвездообразба, додека планетите се објекти формирани во насобирачки диск околу ѕвездата. Откриените најстудени објекти кои слободно лебдат, како што е WISE 0855, како и познатите млади објекти со најниска маса, како PSO J318.5−22, се смета дека имаат маса под 13 M_J, и како резултат понекогаш се нарекуваат објекти со планетарна маса поради двосмисленоста дали тие треба да се сметаат за непријателски планети или како ѕвезди односно кафеави џуџиња. Постојат објекти со планетарна маса за кои е познато дека орбитираат околу кафеавите џуџиња, како што се 2M1207b, MOA-2007-BLG-192Lb, 2MASS J044144b и Oph 98 B.

Поголемите објекти ќе изгорат поголем дел од нивниот деутериум, а помалите ќе изгорат само малку, а вредноста на масата на Јупитер од 13 е некаде помеѓу.^[41] Количината на изгорениот деутериум, исто така, до одреден степен зависи од составот на објектот, конкретно од количината на присутни хелиум и деутериум и од делот на потешките елементи, што ја одредува атмосферската непроѕирност, а со тоа и стапката на радијативно ладење.^[42]

Започнувајќи од 2011 година, Енциклопедијата на вонсончеви планети вклучила објекти до 25 јупитерови маси, велејќи: „Фактот дека не постои посебна карактеристика околу 13 M_J во набљудуваниот масен спектар го зајакнува изборот да се заборави оваа граница на масата.“ ^[43] Од 2016 година, оваа граница била зголемена на 60 јупитерови маси,^[44] врз основа на студија за односите маса-густина.^[45]

Истражувачот на податоци за вонсончеви планети вклучува објекти до 24 јупитерови маси со совет: „Разликата од 13 јупитерови маси од Работната група на МАС е физички немотивирана за планети со карпести јадра и е проблематична на набљудување поради нејасноста на sin i.^[46] Архивата за вонсончеви планети на НАСА вклучува објекти со маса (или минимална маса) еднаква или помала од 30 јупитерови маси.^[47]

Под-кафеаво џуџе

Споредба на големината помеѓу Сонцето, младото под-кафеаво џуџе и Јупитер. Како што старее под-кафеавото џуџе, постепено ќе се лади и ќе се намалува.

Објекти под 13 M_J, наречени под-кафеави џуџиња или кафеави џуџиња со планетарна маса, се формираат на ист начин како ѕвездите и кафеавите џуџиња (т.е. преку колапс на маглина), но имаат маса под ограничувачката маса за термојадрено спојување на деутериум.^[48]

Некои истражувачи ги нарекуваат планети кои слободно лебдат,^[49] додека други ги нарекуваат кафеави џуџиња со планетарна маса.^[50]

Улога на другите физички својства во проценката на масата

Додека спектроскопските карактеристики можат да помогнат да се направи разлика помеѓу ѕвездите со мала маса и кафеавите џуџиња, често е неопходно да се процени масата за да се дојде до заклучок. Теоријата зад проценката на масата е дека кафеавите џуџиња со слична маса се формираат на сличен начин и се жешки кога се формираат. Некои имаат спектрални типови кои се слични на ѕвездите со мала маса, како што е 2M1101AB. Како што се ладат, кафеавите џуџиња треба да задржат низа сјајност во зависност од масата.^[51] Без староста и сјајноста, проценката на масата е тешка; на пример, кафеавото џуџе од типот L може да биде старо кафеаво џуџе со висока маса (можеби ѕвезда со мала маса) или младо кафеаво џуџе со многу мала маса. За џуџињата Y ова е помал проблем, бидејќи тие остануваат објекти со мала маса во близина на границата на под-кафеавото џуџе, дури и за релативно високи проценки на возраста.^[52] За џуџињата L и T сè уште е корисно да се има точна проценка на возраста. Осветленоста овде е помалку заинтересирана, бидејќи тоа може да се процени од спектралната енергетска распространетост.^[53] Проценката на возраста може да се направи на два начина. Или кафеавото џуџе е младо и сè уште има спектрални карактеристики кои се поврзани со младоста, или кафеавото џуџе се движи заедно со ѕвезда или ѕвездена група (ѕвездено јато или здружение), каде што е полесно да се добијат проценки за возраста. Многу младо кафеаво џуџе кое дополнително било проучено со овој метод е 2M1207 и придружникот 2M1207b. Врз основа на местоположбата, правилното движење и спектрален потпис, било утврдено дека овој објект припаѓа на ~ 8 милиони години старото здружение TW Водна Змија, а масата на секундарната ѕвезда била утврдена дека е 8 ± 2 M J, под деутериумот. граница на горење.^[54] Пример за големата старост добиен со методот на заедничко движење е бинарното кафеаво џуџе + бело џуџе бинарно КОКОС-1, при што белото џуџе се проценува на 7,3+2,8
1,6 милијарди години. Во овој случај масата не била проценета со изведената старост, но заедничкото движење обезбедило точна проценка на растојанието, користејќи ја паралаксата Гаја. Користејќи го ова мерење, авторите го процениле полупречникот, кој потоа бил искористен за да се процени масата за кафеавото џуџе како 15,4+0,9
0,8 M_J.

Набљудувања

Класификација на кафеави џуџиња

Ѕвездена класификација М

Визија на уметникот за доцно-М џуџе

Тоа се кафеави џуџиња со спектрална класа од M5,5; тие се нарекуваат и доцни-М џуџиња. Некои научници ги сметаат за црвени џуџиња. Сите кафеави џуџиња со спектрален тип М се млади објекти, како што е Теиде 1, кое е првото откриено кафеаво џуџе од типот М и LP 944-20, најблиското кафеаво џуџе од типот М.

Ѕвездена класификација L

Концептот на уметникот за L џуџе

Дефинитивната карактеристика на спектралната класа М, најстуден тип во долготрајната класична ѕвездена низа, е оптички спектар доминиран од апсорпциони појаси на молекули на титаниум (II) оксид (TiO) и ванадиум (II) оксид (VO). Сепак, GD 165 B, студен придружник на белото џуџе GD 165, немал ниту една карактеристика TiO на M џуџињата. Последователната идентификација на многу објекти како GD 165B на крајот довела до дефиниција на нова ѕвездена класификација, L џуџиња, дефинирани во црвениот оптички регион на спектарот не со ленти за насобирање на метал-оксид (TiO, VO), туку со метален хидрид. емисиони ленти (FeH, CrH, MgH, CaH) и истакнати атомски линии на алкални метали (Na, K, Rb, Cs). Од 2013 година, биле идентификувани над 900 L-џуџињата, повеќето со истражувања на широко поле: Истражување на целото небо со два микрони (2MASS), длабоко блиско инфрацрвено истражување на јужното небо (DENIS) и Истражување на дигитално небо на Слоан (SDSS). Оваа спектрална класа ги содржи и најстудените ѕвезди од главната низа (> 80 M_J), кои имаат ѕвездена класификација од L2 до L6.^[55]

Ѕвездена класификација Т

Уметнички концепт за Т џуџе

Бидејќи GD 165B е прототип на џуџињата L, Глизе 229 B е прототип на втората нова спектрална класа, T џуџиња. Т џуџињата се розово-магентни. Додека блиските инфрацрвени (БИР) спектри на џуџињата L покажуваат силни апсорпциони појаси на H₂O и јаглерод моноксид (CO), БИР спектарот на Глизе 229B е доминиран од апсорпциони ленти од метан (CH₄), карактеристика што во Сончевиот Систем се наоѓа единствено во џиновските планети и Титан. CH₄, H₂O и молекуларниот водород (H₂) преку апсорпција предизвикана од судир (АПС) даваат Глизе 229B сини блиску инфрацрвени бои. На нејзиниот стрмно наведнат црвен оптички спектар му недостасуваат FeH и CrH појасите кои ги карактеризираат џуџињата L и наместо тоа е под влијание на исклучително широките карактеристики на апсорпција од алкалните метали Na и K. Овие разлики го навеле Џ. Дејви Киркпатрик да ја предложи спектралната класа Т за објекти кои покажуваат апсорпција на Н и К-појасот CH₄. Од 2013 година биле идентификувани 355 Т џуџиња. БИР моделите за класификација за Т џуџињата неодамна биле развиени од Адам Бургасер и Том Гебале. Теоријата сугерира дека џуџињата L се мешавина од ѕвезди со многу мала маса и под-ѕвездени објекти (кафеави џуџиња), додека класата на џуџињата Т е целосно составена од кафеави џуџиња. Поради апсорпцијата на натриум и калиум во зелениот дел од спектарот на Т џуџињата, се проценува дека вистинската појава на Т џуџињата на човековата визуелна перцепција не е кафеава, туку магента.^[56][57] Кафеавите џуџиња од Т-класата, како што е WISE 0316+4307, се откриени на повеќе од 100 светлосни години од Сонцето.

Ѕвездена класификација Y

Визија на уметникот за Y џуџе

Во 2009 година, за најстудените познати кафеави џуџиња биле проценети делотворни температури помеѓу 500 и 600 K (227–327 °C; 440–620 °F), и им била доделена спектралната класа T9. Три примери се кафеавите џуџиња CFBDS J005910.90–011401.3, ULAS J133553.45+113005.2 и ULAS J003402.77−005206.7.^[58] Спектрите на овие објекти имаат врвови на апсорпција околу 1,55 микрометри. Делорме и сор. сугерирале дека оваа карактеристика се должи на апсорпција од амонијак и дека тоа треба да се земе како укажување на премин од T во Y, правејќи ги овие објекти од типот Y0.^[59] Сепак, карактеристиката е тешко да се разликува од апсорпцијата со вода и метан, и други автори изјавиле дека доделувањето на класата Y0 е прерано.^[60]

Набљудувањата на ЏВВТ на спектрална енергетска распространетост на Y-џуџе претставувала можност да набљудува неколку појаси на молекули во атмосферата на Y0-џуџе WISE 0359−5401. Набљудувањата опфатиле спектроскопија од 1 до 12 μm и фотометрија на 15, 18 и 21 μm. Молекулите вода (H₂O), метан (CH₄), јаглерод моноксид (CO), јаглерод диоксид (CO₂) и амонијак (NH₃) биле откриени во WISE 0359-5401. Многу од овие карактеристики биле забележани претходно кај ова Y-џуџе и потоплите Т-џуџе од други опсерватории, но ЏВВТ можел да ги набљудува во еден спектар. Метанот е главниот резервоар на јаглерод во атмосферата на WISE 0359-5401, но сè уште има доволно јаглерод за да се формира забележлив јаглерод моноксид (на 4,5-5,0 μm) и јаглерод диоксид (на 4,2-4,35 μm) во Y-џуџето. Амонијакот бил тешко да се открие пред ЏВВТ, бидејќи се спојува со карактеристиката на апсорпција на водата во блиско инфрацрвеното светло, како и на 5,5-7,1 μm. На подолги бранови должини од 8,5-12 μm, во спектарот на WISE 0359-5401 доминира апсорпцијата на амонијак. На 3 μm има дополнителна новооткриена карактеристика на амонијак.^[61]

Поладна долна атмосфера

Обично кафеавите џуџиња имаат профил притисок – температура (P–T) во адијабатска форма, што значи дека притисокот и температурата се зголемуваат со длабочината. ЏВВТ спектроскопијата и фотометријата сугерираат дека Y-џуџињата имаат P-T профили кои не се во стандардна адијабатска форма. Тоа значи дека горните слоеви на атмосферата имаат потопла температура, а пониските слоеви имаат поладна температура. Ова се објаснува со брзото вртење на овие изолирани објекти. Брзото вртење доведува до динамички, топлински и хемиски промени, кои го нарушуваат конвективниот пренос на топлина од долната кон горната атмосфера. Овој различен P-T профил влијае на обликот на спектарот и влијае на составот на молекулите кои носат јаглерод и азот во атмосферата на Y-џуџињата.^[62]

Поединечни откритија на Y-џуџе

Временска рамка на откритијата на Y-џуџе:

• Април 2010: Две новооткриени ултрастудени кафеави подџуџиња (UGPS 0722-05 и SDWFS 1433+35) биле предложени како прототипови за спектралната класа Y0.^[63]
• Февруари 2011: Луман и сор. го пријавиле откривањето на WD 0806−661 B, кафеаво џуџе придружник на блиското бело џуџе, со температура од  300 K (27 °C; 80 °F) и маса од 7 M_J.^[64] Иако има планетарна маса, Родригез и сор. сугерираат дека е малку веројатно да се формирал на ист начин како планетите.^[65]
• Февруари 2011: Набргу потоа, Лиу и сор. објавиле извештај за „многу студено“ ( 370 K (97 °C; 206 °F)) кафеаво џуџе што орбитира околу друго кафеаво џуџе со многу мала маса и забележал: „Со оглед на неговата мала осветленост, атипични бои и студена температура, CFBDS J1458+10B е ветувачки кандидат за хипотезираната спектрална класа Y“.^[66]
• Август 2011: Научниците со помош на податоците од Истражувачот на НАСА со широко поле (WISE) откриле шест објекти кои ги класифицираат како Y џуџиња со температури дури 25 °C (298 K; 77 °F).^[67][68] Тие биле објавени во два труда.^[69][70]

WISE 0458+6434 е првото ултрастудено кафеаво џуџе (зелена точка) откриено од WISE. Зелената и сината боја доаѓаат од инфрацрвените бранови должини мапирани со видливи бои.

• Јули 2012: Биле откриени седум нови Y-џуџиња, со што вкупниот број на потврдени Y-џуџиња станал четиринаесет.^[71] Едно од џуџињата Y, наречено WISE 1828+2650, било, од август 2011 година, рекордер за најстудено кафеаво џуџе - не емитувајќи воопшто видлива светлина, овој тип на објекти повеќе наликува на планета што плови повеќе отколку на ѕвезда. WISE 1828+2650 првично била проценета дека има атмосферска температура поладна од 300 K (27 °C; 80 °F).^[72] Неговата температура оттогаш е ревидирана, а поновите проценки ја ставаат во опсег од 250 to 400 K (−23 to 127 °C; −10 to 260 °F).^[73]
• Ноември 2012: Откриен е WISE J1639−6847. Од февруари 2024 година, тоа било второто најблиско познато Y-џуџе до Земјата.^[74]
• Април 2014: Бил објавен WISE 0855−0714, со температурен профил проценет околу 225 to 260 K (−48 – −13 °C; −55–8 °F) и маса од 3 to 10 M_J. Тоа било исто така невообичаено по тоа што нејзината забележана паралакса значела растојание блиску до 7.2 ± 0.7 светлосни години од Сончевиот систем.
• Мај 2014: Објавен е Y-џуџето WISE J2209+2711.^[75]
• Ноември 2014: Објектот WISEA J1141−3326 бил проценет дека е Y-џуџе ^[76] и подоцна тоа било потврдено.^[77]
• Април 2015: Откриен е бинарниот џуџе T+Y WISE J0146+4234 AB.^[78]
• Мај 2015: Три Y-џуџиња биле откриени со Хабл, со што вкупниот број на потврдени Y-џуџиња се искачил на 21.^[79]
• Јуни 2018: WISEA J0302−5817 беше објавен како Y-џуџе, а WISEA J1141−3326 беше потврден како Y-џуџе.^[77]
• Август 2019 година: Пребарувањето на каталогот CatWISE го открил CWISEP J1935-1546, едно од најстудените кафеави џуџиња со проценета температура од 270 до 360 K (−3–87 °C; 26–188 °F).^[80] Во 2023 година било објавено дека CWISEP J1935-1546 има емисија на метан поради поларната светлина.^[81]
• Јануари 2020 година: Во јануари 2020 година откритието на WISE J0830+2837, првично откриено од граѓански научници од проектот Backyard Worlds, било претставено на 235-тиот состанок на Американското астрономско друштво. Ова џуџе Y е оддалечено 36,5 светлосни години од Сончевиот Систем и има температура од околу 350 K (77 °C; 170 °F).^[82]
• Февруари 2020 година: Каталогот CatWISE ги комбинира истражувањата WISE и NEOWISE на НАСА.^[83] Каталогот го проширил бројот на слаби извори и затоа бил користен за пронаоѓање на најбледите кафеави џуџиња, вклучувајќи ги и џуџињата Y. Седумнаесет кандидати Y џуџиња биле откриени од истражувачите на CatWISE. Првичната боја со вселенскиот телескоп Спицер покажала дека CW1446 е едно од најцрвените и најстудените џуџиња Y.^[84] Дополнителните податоци со Спицер покажале дека CW1446 е петтото најцрвено кафеаво џуџе, со температура од околу 310 до 360 K (37–87 °C; 98–188 °F) и растојание од околу 10 парсеци.
• Август 2020 година: Пет кандидати Y-џуџиња биле откриени преку проектот Backyard Worlds.^[85]
• Април 2021 година: Новите кандидати за Y-џуџе биле објавени од тимовите на CatWISE и Backyard Worlds во заеднички труд.^[86]
• Август 2021: Рос 19В, стар објект во близина на границата T/Y што орбитира околу М-џуџето, бил откриен од тимот на Backyard Worlds.^[87]
• Април 2023: WISE J0336−0143 бил потврден како бинарно Y-џуџе.^[88] Секундарното В џуџе е веројатно едно од најстудените потврдени Y-џуџиња од декември 2023 година, со проценета температура од 246 до 404 K (−27–131 °C; −17–268 °F).^[89]
• Ноември 2023 година: CWISE J1055+5443, објект претходно класифициран како Т-џуџе, бил потврден како блиско Y-џуџе.^[90]
• Декември 2023: Биле објавени три нови кандидати за Y-џуџе. Вкупниот број на потврдени Y-џуџиња бил 27, а 30 дополнителни кандидати за Y-џуџе постоеле од февруари 2024 година.
• Јануари 2024: Две планети кандидати кои орбитираат околу белите џуџиња биле откриени со JWST. Доколку спектроскопски се потврди, тие најверојатно би биле Y-џуџиња поради нивната студена проценета температура (T_eff <200 K).^[91]

Улога на вертикално мешање

Главните хемиски патишта што ги поврзуваат јаглерод моноксидот и метанот. Краткотрајните радикали се означени со точка.

Во атмосферата во која доминира водородот на кафеавите џуџиња постои хемиска рамнотежа помеѓу јаглерод моноксид и метан. Јаглерод моноксид реагира со молекули на водород и формира метан и хидроксил во оваа реакција. Хидроксилниот радикал подоцна може да реагира со водород и да формира молекули на вода. Во другата насока на реакцијата, метанот реагира со хидроксил и формира јаглерод моноксид и водород. Хемиската реакција е навалена кон јаглерод моноксид при повисоки температури (L-џуџиња) и помал притисок. При пониски температури (Т-џуџиња) и повисок притисок реакцијата се навалува кон метан, а метанот преовладува на границата T/Y. Сепак, вертикалното мешање на атмосферата може да предизвика метанот да потоне во пониските слоеви на атмосферата и јаглерод моноксидот да се издигне од овие пониски и потопли слоеви. Јаглеродниот моноксид бавно реагира назад во метан поради енергетската бариера која го спречува распаѓањето на CO врските. Ова ја принудува забележливата атмосфера на кафеавото џуџе да биде во хемиска нерамнотежа. L/T преминот главно се дефинира со премин од атмосфера во која доминира јаглерод моноксид кај L-џуџињата во атмосфера во која доминира метан кај Т-џуџињата. Затоа, количината на вертикално мешање може да ја турне L/T-преносот на пониски или повисоки температури. Ова станува важно за објекти со скромна површинска гравитација и проширена атмосфера, како што се огромни вонсончеви планети. Ова го турка преминот L/T кон пониски температури за џинските вонсончеви планети. За кафеавите џуџиња овој премин се случува на околу 1200 К. Вонсончевата планета HR 8799c, од друга страна, не покажува метан, додека има температура од 1100 K.^[92]

Преминот помеѓу T- и Y-џуџињата често се дефинира како 500 K поради недостатокот на спектрални набљудувања на овие студени и слаби објекти.^[93] Идните набљудувања со JWST и ELTs може да го подобрат примерокот на Y-џуџиња со набљудувани спектри. Во Y-џуџињата доминираат длабоки спектрални карактеристики на метан, водена пареа и веројатно карактеристики на апсорпција на амонијак и воден мраз. Вертикалното мешање, облаците, металноста, фотохемијата, молњите и металните катализатори може да влијаат на температурата на која се случува преминот L/T и T/Y.

Секундарни карактеристики

Спектрални типови на кафеави џуџести

Секундарни карактеристики
pec	Оваа наставка (на пр. L2pec) значи „необично“.[94]
sd	Овој префикс (на пр. sdL0) се залага за подџуџе и означува ниска металичност и сина боја [95]
β	Објектите со бета (β) суфикс (на пр. L4β) имаат гравитација на средна површина.[96]
γ	Објектите со гама (γ) наставка (на пр. L5γ) имаат мала површинска гравитација.
red/црвено	Црвениот суфикс (на пр. L0red) означува предмети без знаци на младост, но висока содржина на прашина [97]
blue/синo	Синиот суфикс (на пр. L3blue) означува необични сини блиску инфрацрвени бои за џуџињата L без очигледна ниска металичност [98]

Младите кафеави џуџиња имаат ниска површинска гравитација затоа што имаат поголеми полупречници и помали маси од полето ѕвезди од сличен спектрален тип. Овие извори биле забележани со буквата бета (β) за гравитација на средна површина или гама (γ) за ниска површинска гравитација. Показателите за ниска површинска гравитација вклучуваат слаби линии CaH, KI и Na I, како и силна VO линија. Алфа (α) означува нормална површинска гравитација и обично се испушта. Понекогаш екстремно ниската површинска гравитација се означува со делта (δ). Наставката „pec“ значи „необично“; оваа наставка сè уште се користи за други карактеристики кои се невообичаени и ги сумира различните својства, што укажува на ниска површинска гравитација, подџуџести и нерешени податоци.^[99] Префиксот sd значи подџуџе и вклучува само студени подџуџиња. Овој префикс означува ниска металичност и кинематички својства кои се повеќе слични на ореол ѕвездите отколку на ѕвездите на дискот. Подџуџестите изгледаат посини од објектите на дискот. Црвениот суфикс опишува предмети со црвена боја, но постара возраст. Ова не се толкува како ниска површинска гравитација, туку како висока прашинска содржина.^[97][98] Синиот суфикс опишува објекти со сини блиски инфрацрвени бои кои не можат да се објаснат со мала металичност. Некои се објаснети како L+T бинарни, други не се бинарни, како што е 2MASS J11263991−5003550 и се објаснети со тенки и/или крупнозрнести облаци.

Спектрални и атмосферски својства на кафеавите џуџиња

Уметничка илустрација за внатрешната структура на кафеаво џуџе.

Поголемиот дел од флуксот што го емитираат џуџињата L и T е во опсег од 1- до 2,5 микрометри во близина на инфрацрвениот опсег. Ниските и опаѓачките температури низ доцната џуџеста секвенца-M, -L и -T резултираат со богат близу инфрацрвен спектар кој содржи широк спектар на карактеристики, од релативно тесни линии на неутрални атомски видови до широки молекуларни појаси, од кои сите имаат различни зависности од температурата, гравитацијата и металичноста. Овие ниски температурни услови придонесуваат за кондензација надвор од гасната состојба и формирање на зрна.

Мерење на ветрот (Спицер; 9 април 2020 година) ^[100]

Типичните атмосфери на познатите kafeavi џуџиња се движат со температура од 2200 до 750 келвини. Во споредба со ѕвездите, кои се загреваат со стабилна внатрешно соединување, кафеавите џуџиња брзо се ладат со текот на времето; помасивните џуџиња се ладат побавно од помалку масивните. Постојат некои докази дека ладењето на кафеавите џуџиња се забавува при преминот помеѓу спектралните класи L и T (околу 1000 K).^[101]

Набљудувањата на познати кандидати за кафеави џуџиња откриле модел на осветлување и затемнување на инфрацрвените емисии што сугерира релативно ладни, непроѕирни облаци кои ја заматуваат топлата внатрешност која се меша од екстремни ветрови. Се смета дека времето на таквите тела е исклучително силно, но далеку ги надминува познатите бури на Јупитер.

На 8 јануари 2013 година, астрономите со помош на вселенските телескопи Хабл и Спицер на НАСА ја испитувале бурната атмосфера на кафеавото џуџе по име 2MASS J22282889–4310262, создавајќи ја досега најдеталната „временска карта“ на кафеавото џуџе. Покажува облаци со големина на планета, управувани од ветер. Новото истражување е отскочна штица кон подобро разбирање не само на кафеавите џуџиња, туку и на атмосферите на планетите надвор од Сончевиот Систем.^[102]

Во април 2020 година, научниците пријавиле брзина на ветар од +650 ± 310 метри во секунда на блиското кафеаво џуџе 2MASS J10475385+2124234. За да ги пресметаат мерењата, научниците го споредиле вртежното движење на атмосферските карактеристики, како што е утврдено со промените на осветленоста, наспроти електромагнетното создадено од внатрешноста на кафеавото џуџе. Резултатите ги потврдиле претходните предвидувања дека кафеавите џуџиња ќе имаат силни ветрови. Научниците се надеваат дека овој метод за споредба може да се искористи за истражување на атмосферската динамика на другите кафеави џуџиња и екстравонсончеви планети.^[103]

Набљудувачки техники

Кафеавите џуџиња Теиде 1, Глизе 229 B и WISE 1828+2650 во споредба со црвеното џуџе Глизе 229A, Јупитер и нашето Сонце

Коронографите неодамна биле користени за откривање на слаби објекти кои орбитираат околу светли видливи ѕвезди, вклучувајќи ја и Глизе 229B.

Чувствителни телескопи опремени со уреди поврзани со полнење (CCD) биле користени за пребарување на далечни ѕвездени јата за слаби објекти, вклучувајќи ја и Теиде 1.

Пребарувањата на широко поле идентификувало поединечни слаби објекти, како што е Келу-1 (оддалечена 30 светлосни години).

Кафеавите џуџиња често се откриваат во истражувањата за откривање вонсончеви планети. Методите за откривање функционираат и за кафеавите џуџиња, иако тие се многу полесни за откривање.

Кафеавите џуџиња можат да бидат силни емитери на радио емисија поради нивните силни магнетни полиња. Набљудувачките програми во опсерваторијата Аресибо и Многу Голема Низа откриле над десетина такви објекти, кои се нарекуваат и ултраладни џуџиња бидејќи споделуваат заеднички магнетни својства со другите објекти од оваа класа.^[104] Откривањето на радио емисија од кафеавите џуџиња овозможува директно мерење на јачината на нивното магнетно поле.

Пресвртници

• 1995: Првото кафеаво џуџе потврдено. Теиде 1, објект М8 во кластерот Плејади, е одбрано со CCD во шпанската опсерваторија Роке де лос Мучахос од Институтот за астрофиска на Канарските Острови.
• Прво потврдено метаново кафеаво џуџе. Откриен е Глизе 229B како орбитира околу црвеното џуџе Глизе 229 A (оддалечено 20 с.г.) користејќи адаптивен оптички коронограф за да ги изостри сликите од 60 инчи (1.5 м) рефлектирачки телескоп во опсерваторијата Паломар на планината Паломар во Јужна Калифорнија; следена инфрацрвена спектроскопија направена со нивниот 200 инчи (5.1 м) телескопот „Хејл“ покажува изобилство на метан.
• 1998: Првото кафеаво џуџе кое емитува Х-зраци. Ка Хелфа 1, објект М8 во темниот облак Камелеон I, е утврдено дека е извор на Х-зраци, сличен на конвективните ѕвезди од доцниот тип.
• 15 декември 1999 година: Откриен прв одблес на рендген од кафеаво џуџе. Тим од Универзитетот во Калифорнија го надгледува LP 944-20 (60 M_J, 16 с.г. далеку) преку опсерваторијата за рендген Чандра, фаќа 2-часовен одблесок.^[105]
• 27 јули 2000 година: Првата радио емисија (во одблесокот и мирувањето) откриена од кафеаво џуџе. Тим од студенти од Многу Голема Низа откриле емисија од LP 944–20.
• 30 април 2004 година: Прво откривање на кандидат за вонсончева планета околу кафеаво џуџе: 2M1207b откриена со МГТ и првата директно снимена вонсончева планета.^[106]
• 20 март 2013 година: Откривање на најблискиот систем на кафеави џуџе: Луман 16.^[107]
• 25 април 2014: Откриено најстудено познато кафеаво џуџе. WISE 0855−0714 е оддалечено 7,2 светлосни години (седми најблизок систем до Сонцето) и има температура помеѓу -48 и -13 °C.

Извори на Х-зраци

Слика од Чандра на LP 944-20 пред одблесокот и за време на одблесокот

Рендгенските блесоци откриени од кафеавите џуџиња од 1999 година укажуваат на промена на магнетните полиња во нив, слични на оние кај ѕвездите со многу мала маса. Иако тие не спојуваат водород во хелиум во нивните јадра како ѕвездите, енергијата од спојувањето на деутериум и гравитациската контракција ја одржува нивната внатрешност топла и генерира силни магнетни полиња. Внатрешноста на кафеавото џуџе е во брзо зовриена или конвективна состојба. Кога се комбинира со брзото вртење што ја покажуваат повеќето кафеави џуџиња, конвекцијата поставува услови за развој на силно, заплеткано магнетно поле во близина на површината. Магнетните полиња што го создале одблесокот забележан од Чандра во LP 944-20 го имаат своето потекло во турбулентната магнетизирана плазма под „површината“ на кафеавото џуџе.

Користејќи ја опсерваторијата за рендгенски зраци Чандра на НАСА, научниците откриле рендгенски зраци од кафеаво џуџе со мала маса во систем со повеќе ѕвезди.^[108] Ова е прв пат кафеаво џуџе толку блиску до неговите матични ѕвезди (ѕвезди слични на сонцето TWA 5A) да биде разрешено преку рендгенски зраци. „Нашите податоци од Чандра покажуваат дека рендгенските зраци потекнуваат од короналната плазма на кафеавото џуџе, кое е околу 3 милиони степени целзиусови“, изјавил Јоко Цубои од Универзитетот во Токио. „Ова кафеаво џуџе е исто толку светло како Сонцето денес во споредба со светлината на Х-зраци, додека е педесет пати помалку масивно од Сонцето, кое значи дека оваа опсервација, значи, ја зголемува можноста дури и масивните планети да испуштаат рендгенски зраци сами за време на нивната младост!“

Радио извори

Првото кафеаво џуџе кое било откриено дека емитува радио сигнали било LP 944-20, кое било забележано бидејќи исто така е извор на емисија на Х-зраци, а двата типа на емисија се со корона. Се смета дека приближно 5-10% од кафеавите џуџиња имаат силни магнетни полиња и емитуваат радио бранови, а може да има дури 40 магнетни кафеави џуџиња на 25 парсеци од Сонцето врз основа на методот на Монте Карло и нивната просечна просторна густина.^[109] Моќта на радио емисиите на кафеавите џуџиња е приближно константна и покрај варијациите во нивните температури. Кафеавите џуџиња може да одржуваат магнетни полиња до 6 kg во јачина.^[110] Астрономите процениле дека кафеавите џуџести магнетосфери се протегаат на надморска височина од приближно 10⁷ м со оглед на својствата на нивните радио емисии.^[111] Не е познато дали радио емисиите од кафеавите џуџиња поблиску наликуваат на оние од планетите или ѕвездите. Некои кафеави џуџиња испуштаат редовни радио пулсирања, кои понекогаш се толкуваат како радио емисии кои се емитуваат од половите, но исто така може да зрачат и од активни региони. Редовното, периодично пресвртување на ориентацијата на радио брановите може да укаже дека кафеавите џуџести магнетни полиња периодично го менуваат поларитетот. Овие пресврти може да се резултат на циклус на магнетна активност на кафеаво џуџе, сличен на сончевиот циклус.^[112]

Првото кафеаво џуџе од спектрална класа М пронајдено дека емитува радио бранови е LP 944-20, и тоа било откриено во 2001 година. Првото кафеаво џуџе од спектрална класа L пронајдено дека емитува радио бранови било 2MASS J0036159+182110, откриено во 2008 година. Првото кафеаво џуџе од спектрална класа Т пронајдено дека емитува радио бранови било 2MASS J10475385+2124234.^[113] Ова последно откритие било значајно бидејќи открило дека кафеавите џуџиња со температури слични на вонсончевите планети може да бидат домаќини на силни >1,7 кг магнетни полиња. Иако чувствителна потрага по радио емисија од џуџињата Y била спроведена во опсерваторијата Аресибо во 2010 година, не била откриена емисија.^[114]

Последни случувања

Визуелизација што претставува тридимензионална карта на кафеави џуџиња (црвени точки) кои се откриени на 65 светлосни години од Сонцето ^[115]

Проценките за населенијата на кафеави џуџиња во сончево соседство сугерираат дека може да има дури шест ѕвезди за секое кафеаво џуџе.^[116] Поновата проценка од 2017 година користејќи го младото масивно ѕвездено јато RCW 38 заклучила дека галаксијата Млечен Пат содржи помеѓу 25 и 100 милијарди кафеави џуџиња.^[117]

Во едно иследување објавено во август 2017 година, вселенскиот телескоп Спицер на НАСА ги следел варијациите на инфрацрвената осветленост кај кафеавите џуџиња предизвикани од облакот со променлива дебелина. Набљудувањата откриле бранови од големи размери кои се шират во атмосферите на кафеавите џуџиња (слично на атмосферата на Нептун и другите џиновски планети од Сончевиот Систем). Овие атмосферски бранови ја модулираат дебелината на облаците и се шират со различни брзини (веројатно поради диференцијалното вртење).^[118]

Во август 2020 година, астрономите откриле 95 кафеави џуџиња во близина на Сонцето преку проектот Backyard Worlds: Planet 9.^[119]

Во 2024 година, вселенскиот телескоп „Џејмс Веб“ го дал досега најдеталниот временски извештај за две кафеави џуџиња, откривајќи „бурни“ услови. Овие џуџиња, како дел од двоен ѕвезден систем наречен WISE 1049AB, откриен во 2013 година, се оддалечени само 6,5 светлосни години од Земјата и се најблиските кафеави џуџиња до нашето Сонце. Истражувачите откриле дека имаат турбулентни облаци, најверојатно направени од силикатни зрна, со температури кои се движат од 875 °C (1,607 °F) до 1,026 °C (1,879 °F). Ова укажува дека жешкиот песок го разнесуваат ветровите на кафеавите џуџиња. Дополнително, биле откриени знаци на апсорпција на јаглерод моноксид, метан и водена пареа.^[120]

Двојни кафеави џуџиња

Кафеаво џуџе-кафеава џуџеста бинарност

Мулти-епохални снимки од кафеави џуџиња направени со вселенскиот телескоп Хабл. Бинарниот Луман 16 AB (лево) е поблиску до Сончевиот Систем отколку другите примери прикажани овде.

Двојноста на кафеавите џуџиња од типот M, L и T се поретки со помала маса на примарната.^[121] L-џуџињата имаат бинарен дел од околу 24+6
2% и бинарната фракција за доцните Т, рани Y-џуџиња (T5-Y0) е околу 8±6%.^[122]

Бинарните системи со кафеави џуџиња имаат поголем сооднос придружник-домаќин ${\displaystyle q=M_{B}/M_{A}}$ за бинарни датотеки со помала маса. Системите со ѕвезда од типот М како примарна ѕвезда имаат на пример широка распространетост на q со предност од q≥0,4. Кафеавите џуџиња од друга страна покажуваат силна предност за q≥0,7. Раздвојувањето се намалува со масата: ѕвездите од типот М имаат одвојување со врв на 3-30 астрономски единици (АЕ), кафеавите џуџиња од типот ML имаат проектирано одвојување кое достигнува врв на 5-8 АЕ и објектите T5-Y0 имаат проектирано раздвојување кое следи логнормална распространетост со врвно одвојување од околу 2,9 АЕ.

Пример е најблиското кафеаво бинарно џуџе е Луман 16 AB со основно џуџе L7,5 и одвојување од 3,5 au и q=0,85. Раздвојувањето е на долниот крај на очекуваното одвојување за кафеавите џуџиња од типот ML, но односот на масата е типичен.

Не е познато дали истиот тренд продолжува со Y-џуџињата, бидејќи нивната големина на примерокот е многу мала. Џуџестите бинарни броеви Y+Y треба да имаат висок масен однос q и ниско раздвојување, достигнувајќи размери помали од една астрономска единица.^[123] Џуџето Y+Y WISE J0336-0143 неодамна било потврдено како двојно со вселенскиот телескоп Џејмс Веб и има масен сооднос од q=0,62±0,05 и раздвојување од 0,97 астрономски единици. Истражувачите истакнуваат дека големината на примерокот на бинарните кафеави џуџиња со мала маса е премногу мала за да се утврди дали WISE J0336-0143 е типичен претставник на бинарните системни содржини со мала маса или необичен систем.

Набљудувањата на орбитата на бинарни системи кои содржат кафеави џуџиња може да се користат за мерење на масата на кафеавото џуџе. Во случај на 2MASSW J0746425+2000321, секундарната тежина изнесува 6% од сончевата маса. Ова мерење се нарекува динамична маса.^[124][125] Кафеавиот џуџест систем најблизок до Сончевиот Систем е бинарниот Луман 16. Имало обид за пребарување на планети околу овој систем со сличен метод, но ниедна не била пронајдена.^[126]

Невообичаени бинарни кафеави џуџести

Широкото кафеаво бинарно џуџе SDSS J1416+1348

Широкиот бинарен систем 2M1101AB бил првиот бинарен со одвојување поголемо од 20 АЕ. Откривањето на системот дало дефинитивен увид за формирањето на кафеавите џуџиња. Претходно се сметало дека широките бинарни кафеави џуџиња не се формираат или барем се нарушени на возраст од 1-10 Myr. Постоењето на овој систем исто така не е во согласност со хипотезата за исфрлање.^[127] Хипотезата за исфрлање била предложена хипотеза во која кафеавите џуџиња се формираат во повеќекратен систем, но се исфрлаат пред да добијат доволно маса за да согорат водород.^[128]

Неодамна бил откриен широкиот бинарен W2150AB. Тој сличен сооднос на маса и врзувачка енергија како 2M1101AB, но е со поголема старост и се наоѓа во различен регион на галаксијата. Додека 2M1101AB е во тесно преполн регион, бинарниот W2150AB е во ретко одвоено поле. Мора да преживеал било какви динамички интеракции во неговото ѕвездено јато. Бинарноста исто така припаѓа на неколку L+T бинарни податоци кои можат лесно да се решат преку опсерваториите од Земјата. Другите две се SDSS J1416+13AB и Луман 16.^[129]

Постојат и други интересни бинарни системи како што е затемнувачкиот бинарен кафеав џуџест систем 2MASS J05352184–0546085. Фотометриските проучувања на овој систем откриле дека помалку масивното кафеаво џуџе во системот е потопло од неговиот придружник со поголема маса.^[130]

Кафеави џуџиња околу ѕвезди

Кафеавите џуџиња и масивните планети во блиска орбита (помалку од 5 АЕ) околу ѕвездите се ретки и ова понекогаш се опишува како пустина на кафеави џуџе. Помалку од 1% од ѕвездите со маса на Сонцето имаат кафеаво џуџе во опсег од 3-5 АЕ.^[131]

Пример за двојно ѕвездено-кафеаво џуџе е првото откриено Т-џуџе Глизе 229 B, кое орбитира околу ѕвездата од главната низа Глизе 229 A, црвено џуџе. Познати се и кафеавите џуџиња кои орбитираат околу подџиновите, како што е TOI-1994b кој орбитира околу својата ѕвезда на секои 4,03 денови.^[132]

Исто така, постои несогласување дали некои кафеави џуџиња со мала маса треба да се сметаат за планети. Архивата на НАСА за вонсончеви системи вклучува кафеави џуџиња со минимална маса помала или еднаква на 30 јупитерови маси како планети се додека има други исполнети критериуми (на пр. орбитираат околу ѕвезда).^[133] Работната група за екстрасончеви планети на МАС, од друга страна, ги разгледува единствено планетите со маса под 13 јупитерови маси.^[134]

Систем Бело џуџе-Кафеаво џуџе

LSPM J0241+2553AB, Систем од бело џуџе (A)–кафеаво џуџе (B).

Кафеавите џуџиња околу белите џуџиња се доста ретки. GD 165 B, прототипот на џуџињата L, е еден таков систем. Таквите системи можат да бидат корисни за одредување на староста на системот и масата на кафеавото џуџе. Други двојни системи од типот Бело џуџе-Кафеаво џуџе се COCONUTS-1 AB (старо 7 милијарди години), и LSPM J0055+5948 AB (10 милијарди години), SDSS J22255+0016 AB (2 милијарди години). WD 0806-661 AB (1,5-2,7 милијарди години).^[135]

Системите со блиски, синхроно поврзани кафеави џуџиња кои орбитираат околу белите џуџиња припаѓаат на пред-катаклизмична променливи или ПКП. Познати се само осум потврдени ПКП кои содржат бело џуџе со придружник на кафеаво џуџе, вклучувајќи го и WD 0137-349 AB. Во изминатата историја на овие блиски двојни системи на бело џуџе-кафеаво џуџе, кафеавото џуџе е проголтано од ѕвездата во фазата на црвениот џин. Кафеавите џуџиња со маса помала од 20 јупитерови ѕвезди би испарувале за време на проголтувањето.^[124][136] Недостатокот на кафеави џуџиња кои орбитираат блиску до белите џуџиња може да се спореди со слични набљудувања на кафеави џуџиња околу ѕвездите од главната низа, опишани како кафеава џуџеста пустина.^[137][138] ПКП може да се развие во катаклизмична променлива ѕвезда (CV*) со кафеавото џуџе како донатор.^[139] Симулациите покажале дека високо еволуираното CV* е главно поврзано со подѕвездени донатори (до 80%).^[140] Еден тип на CV*, наречен WZ Sge -тип на џуџеста нова, често покажува донатори со маса блиску до границата на ѕвездите со мала маса и кафеви џуџиња.^[141] Бинарната BW Вајар е таква џуџеста нова со донатор на кафеаво џуџе. Ова кафеаво џуџе најверојатно се формирало кога ѕвезда-донатор изгубила доволно маса за да стане кафеаво џуџе. Губењето на масата доаѓа со губење на орбиталниот период додека не достигне минимум од 70-80 минути при што периодот повторно се зголемува.^[140] Може да постојат и кафеави џуџиња кои се спојуваат со бели џуџиња. Новата CK Лисица може да биде резултат на такво спојување на бело џуџе-кафеаво џуџе.^[142][143]

Кафеави џуџиња околу неутронски ѕвезди

Подѕвездени објекти околу неутронските ѕвезди се познати. Пример се пулсарите црна вдовица, кои се именувани по оригиналниот пулсар на црна вдовица PSR B1957+20. Познати се околу 41 такви црни вдовици. Пулсарот на црна вдовица се карактеризира со пулсар од милисекунда со подѕвезден придружник кој е аблиран од силниот ѕвезден ветер на пулсарот. Доколку придружникот има маса под 0,1 M_☉, се нарекува црна вдовица, над оваа маса се нарекува црвен пулсар.^[144]

Формирање и развој

HH 1165 лансиран од кафеавото џуџе Мајрит 1701117 во надворешната периферија на Сигма Орионис

Кафеавите џуџиња се формираат слично на ѕвездите и се опкружени со протопланетарни дискови,^[145] како што е Ча 110913−773444. Од 2017 година постои само едно познато прото-кафеаво џуџе кое е поврзано со големо Хербиг-Ароово тело. Ова е кафеавото џуџе Мајрит 1701117, кое е опкружено со псевдо-диск и кеплеријански диск.^[146] Мајрит 1701117 го дава млазот HH 1165 долг 0,7 светлосни години, главно виден во јонизиран сулфур.^[147]

Било откриено дека дисковите околу кафеавите џуџиња имаат многу исти карактеристики како дисковите околу ѕвездите; затоа, се очекува дека околу кафеавите џуџиња ќе има планети формирани од насобирање. Со оглед на малата маса на кафеави џуџести дискови, повеќето планети ќе бидат копнени планети наместо гасни џинови.^[148] Доколку џиновска планета орбитира околу кафеаво џуџе низ човековата видна линија, тогаш, бидејќи тие имаат приближно ист пречник, тоа би дало голем сигнал за откривање преку премин. Насобирачкиот појас за планетите околу кафеавото џуџе е многу блиску до самото кафеаво џуџе, така што плимните сили би имале силен ефект.^[148]

Уметнички приказ на кафеаво џуџе W1200-7845

Во 2020 година, најблиското кафеаво џуџе со поврзан исконски диск — WISEA J120037.79-784508.3 (W1200-7845) — било откриено од проектот Disk Detective кога волонтерите за класификација го забележале неговиот инфрацрвен вишок. Истиот бил проверен и анализиран од научниот тим кој открил дека W1200-7845 има 99,8% веројатност да биде член на здружението ε Камелеон (ε Cha) на млади подвижни групи. Неговата паралакса (со користење на податоци од Gaia DR2) го става на растојание од 102 парсеци (или 333 светлосни години) од Земјата — што е во локалното сончево соседство.^[149][150]

Еден труд од 2021 година ги проучувал кружните ѕвездени дискови околу кафеавите џуџиња во ѕвездени здруженија кои се стари неколку милиони години и оддалечени 140 до 200 парсеци. Истражувачите откриле дека овие дискови не се доволно масивни за да формираат планети во иднина. Постојат докази во овие дискови кои може да укажат дека формирањето на планетите започнува во претходните фази и дека планетите се веќе присутни во овие дискови. Доказите за развој на дискот вклучуваат намалување на масата на дискот со текот на времето, раст на зрнестата прашина и таложење на прашина. Дисковите околу кафеавите џуџиња обично имаат полупречник помал од 40 астрономски единици, но три дискови во подалечниот молекуларен облак Бик имаат полупречник поголем од 70 АЕ и се разрешени со ALMA. Овие поголеми дискови се способни да формираат карпести планети со маса >1 M Е.^[151] Исто така, постојат кафеави џуџиња со дискови во здруженија постари од неколку милиони години,^[152] што може да биде доказ дека на дисковите околу кафеавите џуџиња им треба повеќе време да се распаднат. Особено старите дискови (>20 Myrs) понекогаш се нарекуваат дискови на Петар Пан. Во моментов 2MASS J02265658-5327032 е единственото познато кафеаво џуџе кое има диск на Петар Пан.^[153]

Кафеавото џуџе Ча 110913−773444, сместено на 500 светлосни години во соѕвездието Камаелеон, можеби е во процес на формирање минијатурен планетарен систем. Астрономите од Државниот универзитет во Пенсилванија откриле и веруваат дека е диск од гас и прашина сличен на оној за кој се претпоставува дека го формирал Сончевиот Систем. Ча 110913−773444 е најмалото кафеаво џуџе пронајдено до денес (8 M_J), и ако формирал планетарен систем, би бил најмалиот познат објект што го поседува.^[154]

Планети околу кафеаи џуџиња

Уметнички впечаток за остаточен диск и гас околу кафеаво џуџе ^[155]

Според работната дефиниција на МАС (од август 2018 година) вонсончева планета може да орбитира околу кафеаво џуџе. Потребна е маса под 13 M_J и сооднос на маса од M/M _{централна} <2/(25+√621). Ова значи дека објект со маса до 3,2 M_J околу кафеаво џуџе со маса од 80 M_J се смета за планета. Тоа значи и дека објект со маса до 0,52 M_J околу кафеаво џуџе со маса од 13 M_J се смета за планета.^[156]

Објектите со планетарна маса на супер-Јупитер 2M1207b, 2MASS J044144 и Oph 98 B кои орбитираат околу кафеавите џуџиња на големи орбитални растојанија можеби се формирани со колапс на облак наместо со насобирање и затоа може да бидат кафеави подџуџиња наместо во планети од релативно големи маси и големи орбити. Првото откритие на придружник со мала маса што орбитира околу кафеавото џуџе (ChaHα8) на мала орбитална оддалеченост користејќи ја техниката на радијална брзина го отворил патот за откривање на планети околу кафеави џуџиња на орбити од неколку АЕ или помали.^[157][158] Меѓутоа, со сооднос на маса помеѓу придружната и примарната во ChaHα8 од околу 0,3, овој систем наликува на двојна ѕвезда. Потоа, во 2008 година, бил откриен првиот придружник со планетарна маса во релативно мала орбита (MOA-2007-BLG-192Lb) кој орбитира околу кафеавото џуџе.^[159]

Планетите околу кафеавите џуџиња најверојатно се јаглеродни планети исцрпени од вода.^[160]

Проучувањето од 2017 година, засновано на набљудувања со Спицер, проценува дека 175 кафеави џуџиња треба да се следат за да се гарантира (95%) барем едно откривање на планета со големина под Земјата преку методот на премин.^[161] Телескопот Џејмс Веб потенцијално би можел да открие помали планети. Орбитите на планетите и месечините во Сончевиот Систем често се усогласуваат со ориентацијата на ѕвездата домаќин/планетата околу која орбитираат. Под претпоставка дека орбитата на планетата е порамнета со вртежна оска на кафеаво џуџе или објект со планетарна маса, веројатноста за геометриски премин на објект сличен на Ија може да се пресмета со формулата cos(79,5°)/cos(наклон).^[162] Наклонот бил проценет за неколку кафеави џуџиња и објекти со планетарна маса. SIMP 0136 на пример има проценет наклон од 80°±12.^[163] Претпоставувајќи ја долната граница од i≥68° за SIMP 0136, ова резултира со преминска веројатност од ≥48,6% за блиски планети. Сепак, не е познато колку се вообичаени блиските планети околу кафеавите џуџиња и тие може да бидат почести за објекти со помала маса, бидејќи се смета дека големината на дискот се намалува со масата.^[164]

Живеалиште

Проучена е населливоста за хипотетички планети кои орбитираат околу кафеавите џуџиња. Компјутерските модели кои сугерираат услови за овие тела да имаат планети погодни за живот се многу строги, појасот погоден за живеење е тесен (T џуџе 0,005 AU) и се намалува со текот на времето, поради ладењето на кафеавото џуџе (тие се спојуваат најмногу 10 милиони години). Тамошните орбити би морале да бидат со екстремно ниска ексцентричност (од редот од 10 до минус 6) за да се избегнат силните плимни сили кои би предизвикале неизбежен ефект на стаклена градина на планетите, што ќе ги направи непогодни за живеење. Исто така, нема да има месечини.^[165]

Суперлативни кафеави џуџиња

Во 1984 година, некои астрономи претпоставувале дека Сонцето може да биде орбитирано од неоткриено кафеаво џуџе (понекогаш наречено Немеза) кое може да комуницира со Ортовиот Облак исто како што можат ѕвездите кои поминуваат. Сепак, оваа хипотеза паднала во заборав.^[166]

Табела со први откритија

Забележување	Име	Спектрален тип	RA/Dec	Соѕвездие	Белешка
Прво откриено	Gliese 569 Bab (Придружници на полето M3 ѕвезда)	M8.5 and M9	14h54m29.2s +16°06'04"	Воловар	Сликано во 1985 година објавено во 1988 година се мери во 2004 година
Прво сликано со коронографија	Глизе 229 B	T6.5	06h10m34.62s −21°51'52.1"	Зајак	Откриено во 1994 година
Прво со планета	2M1207	M8	12h07m33.47s −39°32'54.0"	Кентаур	Откриена во 2004 година
Прво со протопланетарен диск	ChaHα1	M7.5	11h07m17.0s −77°35'54"	Камелеон	Диск откриен во 2000 година, првиот диск околу веројатно кафеаво џуџе, исто така првиот што емитува рендген[167]
Прво со биполарен одлив	Rho-Oph 102 (СИМБАД: [GY92] 102)		16 26 42.758 −24 41 22.24	Змијоносец	делумно решен одлив[168]
Прво со големи размери на Хербиг-Ароово тело	Мајрит 1701117 (Хербиг-Ароово тело: HH 1165)	proto-BD	05 40 25.799 −02 48 55.42	Орион	проектирана должина на Хербиг-Ароово тело: 0.8 Светлосна година (0.26 pc)[169]
Прво копнено тело (само)	Теиде 1	M8	3h47m18.0s +24°22'31"	Бик	1995
Прво како придружник на нормална ѕвезда	Глизе 229 B	T6.5	06h10m34.62s −21°51'52.1"	Зајак	1995
Прво спектроскопско двојно кафеаво џуџе	PPL 15 A, B[170]	M6.5	03h 48m 4.659s +23° 39' 30.32″	Бик	Басри и Мартин 1999
Прво затемнувачко двојно кафеаво џуџе	2M0535-05	M6.5		Орион	Стасун 2006, 2007 (растојание ~450 pc)
Прво бинарно кафеаво џуџе од типот Т	Епсилон Индијанец Ba, Bb[171]	T1 + T6	22h 03m 21.65363s −56° 47′ 09.5228″	Индијанец	Растојание: 3.626pc
Прво бинарно кафеаво џуџе од типот Y	WISE J0336−0143	Y+Y	03h 36m 05.052s −01° 43′ 50.48″	Еридан	2023[88]
Прво тројно кафеаво џуџе	DENIS-P J020529.0-115925 A/B/C	L5, L8 and T0	02h05m29.40s −11°59'29.7"	Кит	Delfosse et al. 1997[172]
Прво ореолово кафеаво џуџе	2MASS J05325346+8246465	sdL7	05h32m53.46s +82°46'46.5"	Близнаци	Burgasser et al. 2003[173]
Прво со доцен-М спектар	Теиде 1	M8	3h47m18.0s +24°22'31"	Бик	1995
Прво со L спектар	GD 165B	L4	14ч 24м &1000000000003914400000039,144с 09° 17′ &1000000000000139800000013,98″	Воловар	1988
Прво со Т спектар	Глизе 229 B	T6.5	06h10m34.62s −21°51'52.1"	Зајак	1995
Прво со доцен-Т спектар	ULAS J003402.77−005206.7	T9[60]		Кит	2007
Прво со Y спектар	CFBDS0059[59]	~Y0	00ч 59м &1000000000000108300000010,83с −01° 14′ &1000000000000001300000001,3″	Кит	2008; ова е исто така класифицирано како џуџе T9, поради неговата блиска сличност со другите T џуџиња.[60]
Прво емитување на Х-зраци	ChaHα1	M8		Камелеон	1998
Првиот рендгенски одблесок	LP 944–20	M9V	03h39m35.22s −35°25'44.1"	Печка	1999
Прва радио емисија	LP 944-20	M9V	03h39m35.22s −35°25'44.1"	Печка	2000[174]
Откриени првите потенцијални кафеави џуџести аурори	LSR J1835+3259	M8.5		Лира	2015
Прво откривање на диференцијално вртење кај кафеаво џуџе	TVLM 513-46546	M9	15h01m08.3s +22°50'02"	Воловар	Екваторот се врти побрзо од половите за 0,022 радијани / ден[175]
Прво потврдено кафеаво џуџе кое ја преживеала основната црвеноџиновска фаза	WD 0137−349 B[176]	L8	01ч 39м &1000000000004284700000042,847с −34° 42′ &1000000000000393200000039,32″	Вајар

Табела на крајности

Забележување	Име	Спектрален тип	RA/Dec	Соѕвездие	Белешка
Најстаро	LSPM J0055+5948 B Волф 1130 C CWISE J0602-4624	T8 sdT8 L8	00ч 55м &1000000000005830000000058,300с +59° 48′ &1000000000000025300000002,53″ or 20ч 05м &1000000000002195100000002,1951с +54° 26′ &1000000000000323400000003,234″ or 06ч 02м &1000000000000021700000002,17с −46° 24′ &1000000000000047800000047,8″	Касиопеја, Лебед или Сликар	три од ретките примери со добра проценка на возраста: LSPM J0055B: 10±3 милијарди години[85][177] Волф 1130C: >10 милијарди години[178] CWISE J0602-4624: 10,9+2,6 2,0 billion years[179]
Најмладо	2MASS J05413280-0151272	M8.5	05ч 41м &1000000000003280100000032,801с −01° 51′ &1000000000000272000000027,20″	Орион	Едно кафеаво џуџе на околу 0.5 мг како член на Пламен. 20.9 MJ маса[180]
Најмасивно	SDSS J010448.46+153501.8[181]	usdL1.5	01h04m48.46s +15°35'01.8"	Риби	растојанието е ~180–290 pc, масата е ~88.5–91.7 MJ. Преодни кафеави џуџиња.
Голема металичност
Мала металичност	SDSS J010448.46+153501.8[181]	usdL1.5	01h04m48.46s +15°35'01.8"	Риби	растојанието е ~180–290pc, металичноста е ~0.004 ZСонце. Преодни кафеави џуџиња.
Најмалку масивни
Најголеми
Најмали	WISEA 1810−1010	esdT	18ч 10м &1000000000000061800000006,18с−10° 10′ &1000000000000000500000000,5″	Змија	Пречникот е 0,65+0,31 0,19 (~92,400 km)[182]
Најбрзо вртење	2MASS J03480772−6022270	T7	03h48m07.72s –60°22'27.1"	Мрежичка	Вртежен период од 1,080+0,004 0,005 часови[183]
Најдалечно	KMT-2016-BLG-2142 b		17ч 52м &1000000000000027000000027,0с –29° 23′ &1000000000000000400000004″	Стрелец	(микролеќи)[184] has a distance of 5,850 to 8,020 parsec. Could also be massive gas giant.[185]
Најблиску	Луман 16 AB	L7.5 + T0.5 ± 1	10ч 49м &1000000000001872300000018,723с −53° 19′ &1000000000000098600000009,86″	Едро	Растојание: ~6.5 сончеви години
Најсјајно	LP 944-20	opt: M9beta, IR: L0:	03ч 39м &1000000000003522000000035,220с −35° 25′ &1000000000000440900000044,09″	Печка	Според ултрастудените основни својства[186] овој објект покажува знаци на младост и затоа може да биде кафеаво џуџе со 19.85±13.02 MJ и JMKO=10.68±0.03 mag
Најмрачно	L 97-3B	Y1	08ч 06м &1000000000005373600000053,736с −66° 18′ &1000000000000167400000016,74″	Летечка Риба	jmag=25.42, објект со планетарна маса
Најтопло
Најстудено	WISE 0855−0714[187]	Y4	08ч 55м &1000000000000108300000010,83с −07° 14′ &1000000000000042500000042,5″	Водна Змија	Температура: −48 to −13 °C (225 to 260 K; −54 to 9 °F)
Најстудено радио-палење	WISE J062309.94-045624.6	T8	06h23m09.28s −04°56'22.8"	Еднорог	699 K (426 °C; 799 °F) brown dwarf with 4.17 mJy bursts[188]
Најмногу густо	TOI-569b[189]		07h 40m 24.658s −42° 09′ 16.74″	Крма	Транзитно, има 64.1 MJ со пречник 0,79 ± 0,02 пати поголем од оној на Јупитер. Густината е 171.3g/cm3.
Најмалку густо

Поврзано

• Ѕвезда
• Портокалово џуџе
• Црвено џуџе
• Жолто џуџе
• Црно џуџе
• Вонсончева планета
• Планетар
• Бело џуџе
• Список на кафеави џуџиња