Der kleinste bekannte Hauptreihenstern in der Milchstraße ist ein wahrer Elf von etwas.
Es heißt EBLM J0555-57Ab, ein 600 Lichtjahre entfernter roter Zwerg. Mit einem durchschnittlichen Radius von etwa 59.000 Kilometern ist es nur eine kleine Sache größer als Saturn. Damit ist es der kleinste bekannte Stern, der die Wasserstofffusion in seinem Kern unterstützt. Dieser Prozess hält die Sterne am Brennen, bis ihnen der Treibstoff ausgeht.
In unserem Sonnensystem gibt es zwei Objekte größer als dieser kleine Stern. Eine davon ist natürlich die Sonne. Der andere ist Jupiter, wie eine riesige Eisschaufel mit einem durchschnittlichen Radius von 69.911 Kilometer.
Warum ist Jupiter ein Planet und kein Stern?
Die kurze Antwort ist einfach: Jupiter hat nicht genug Masse, um Wasserstoff zu Helium zu schmelzen. EBLM J0555-57Ab ist ungefähr 85-mal so groß wie Jupiter, ungefähr so leicht wie ein Stern sein kann – wenn es niedriger wäre, könnte es auch keinen Wasserstoff schmelzen. Aber wenn unser Sonnensystem anders gewesen wäre, hätte sich Jupiter zu einem Stern entzünden können?
Jupiter und die Sonne sind sich ähnlicher als Sie denken
Der Gasriese ist vielleicht kein Star, aber Jupiter ist immer noch eine große Sache. Seine Masse ist 2,5 mal die aller anderen Planeten zusammen. Es ist nur so, dass es als Gasriese eine sehr geringe Dichte hat: ungefähr 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter; Die Erddichte von 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter ist etwas mehr als viermal so hoch wie die von Jupiter.
Es ist jedoch interessant, die Ähnlichkeiten zwischen Jupiter und der Sonne festzustellen. Die Dichte der Sonne beträgt 1,41 Gramm pro Kubikzentimeter. Und die beiden Objekte sind in ihrer Zusammensetzung sehr ähnlich. Nach GewichtDie Sonne besteht zu 71 Prozent aus Wasserstoff und zu 27 Prozent aus Helium, der Rest besteht aus Spuren anderer Elemente. Jupiter nach Gewicht ist etwa 73 Prozent Wasserstoff und 24 Prozent Helium.
Illustration von Jupiter und seinem Mond Io. (Goddard Space Flight Center / CI Lab der NASA)
Aus diesem Grund wird Jupiter manchmal als gescheiterter Stern bezeichnet.
Aber es ist immer noch unwahrscheinlich, dass Jupiter, der dem Sonnensystem selbst überlassen ist, fast zum Star wird.
Sie sehen, Sterne und Planeten werden durch zwei sehr unterschiedliche Mechanismen geboren. Sterne entstehen, wenn ein enger Materialknoten in einer interstellaren Molekülwolke unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht – Poof! flomph! – Ausführen, wenn ein Prozess namens Cloud Collapse ausgeführt wird. Während es sich dreht, wäscht es mehr Material aus der ihn umgebenden Wolke in eine Sternakkretionsscheibe.
Wenn die Masse – und damit die Schwerkraft – wächst, wird der Kern des Baby-Sterns enger zusammengedrückt, wodurch er immer heißer wird. Schließlich wird es so komprimiert und heiß, dass sich der Kern entzündet und die Kernfusion beginnt.
Nach unserem Verständnis der Sternentstehung verbleibt nach Beendigung des Wachstums des Sterns viel Akkretionsscheibe. Daraus bestehen die Planeten.
Astronomen glauben, dass bei Gasriesen wie Jupiter dieser Prozess (sogenannte Silica-Akkretion) mit kleinen Stücken eiskaltem Gestein und Staub in der Scheibe beginnt. Während sie den Babystern umkreisen, beginnen diese Materialstücke zu kollidieren und mit statischer Elektrizität zusammenzukleben. Schließlich erreichen diese wachsenden Klumpen eine ausreichend große Größe – rund 10 Erdmassen – dass sie durch die Schwerkraft immer mehr Gas von der umgebenden Scheibe anziehen können.
Von diesem Zeitpunkt an wuchs Jupiter allmählich zu seiner gegenwärtigen Masse – etwa dem 318-fachen der Masse der Erde und dem 0,001-fachen der Masse der Sonne. Nachdem es das gesamte verfügbare Material verschlungen hatte – ziemlich weit von der Masse entfernt, die für die Wasserstofffusion benötigt wurde -, hörte es auf zu wachsen.
Jupiter war also nie annähernd massiv genug, um ein Star zu werden. Jupiter hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Sonne, nicht weil es ein „gescheiterter Stern“ war, sondern weil er aus derselben Wolke molekularen Gases geboren wurde, die die Sonne erzeugte.
(NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran / Flickr / CC-BY-2.0)
Die wirklich gescheiterten Sterne
Es gibt eine andere Klasse von Objekten, die als „ausgefallene Sterne“ betrachtet werden können. Dies sind die Braunen Zwerge, und sie füllen diese Lücke zwischen Gasriesen und Sternen.
Ab mehr als dem 13-fachen der Jupitermasse sind diese Objekte massiv genug, um die Kernfusion zu unterstützen – nicht aus normalem Wasserstoff, sondern aus Deuterium. Dies wird auch als „schwerer“ Wasserstoff bezeichnet. Es ist ein Isotop von Wasserstoff mit einem Proton und einem Neutron im Kern anstelle von nur einem einzigen Proton. Die Schmelztemperatur und der Druck sind niedriger als die Schmelztemperatur und der Druck von Wasserstoff.
Da die Deuteriumfusion bei einer niedrigeren Masse, Temperatur und einem niedrigeren Druck auftritt, ist sie ein Zwischenschritt zur Wasserstofffusion für Sterne, da sie weiterhin Masse aufbauen. Aber einige Objekte erreichen diese Masse nie; Diese sind als Braune Zwerge bekannt.
Einige Zeit nach ihrer Existenz 1995 bestätigtEs war nicht bekannt, ob Braune Zwerge unterdurchschnittliche Sterne oder überambitionierte Planeten zeigten. aber verschiedene Studien haben gezeigt, dass sie sich bilden genau wie Sterne, von Wolkenkollaps statt Kernverschmutzung. Und einige Braune Zwerge sind selbst unter den Massen für die Deuteriumverbrennung nicht von Planeten zu unterscheiden.
Jupiter befindet sich direkt an der Untergrenze der Wolkenkollapsmasse. Die kleinste Masse eines Wolkenkollapses wurde geschätzt etwa eine Jupitermasse. Wenn Jupiter also durch den Zusammenbruch einer Wolke gebildet wurde, könnte er als gescheiterter Stern betrachtet werden.
Aber Daten von der Juno-Sonde der NASA schlagen vor, dass Jupiter mindestens einmal einen soliden Kern hatte – und das stimmt besser mit dem überein nukleare Akkretion Bildungsmethode.
Die Modellierung legt nahe, dass die Obergrenze für eine Planetenmasse, die durch nukleare Akkretion gebildet wird, liegt weniger als das Zehnfache der Masse des Jupiter – Nur ein paar Jupitermassen, die vor einer Deuteriumfusion zurückschrecken.
Jupiter ist also kein gescheiterter Stern. Aber wenn wir darüber nachdenken, warum es nicht einer ist, können wir besser verstehen, wie der Kosmos funktioniert. Außerdem ist Jupiter ein eigenständiges gestreiftes, stürmisches, wirbelndes Butterscotch-Wunder. Und ohne uns Menschen kann nicht einmal existiert haben.
Dies ist jedoch eine andere Geschichte, die ein anderes Mal erzählt werden muss.
