Jupiter este mai mare decât unele stele, așa că de ce nu am avut un al doilea soare?

Cea mai mică stea din secvența principală cunoscută a galaxiei Calea Lactee este un adevărat sprite al unui singur lucru.

Numele său este EBLM J0555-57Ab, o pitică roșie la 600 de ani lumină distanță. Cu o rază medie de aproximativ 59.000 de kilometri, este puțin mai mare decât Saturn. Acest lucru îl face cea mai mică stea cunoscută pentru a susține fuziunea hidrogenului în nucleul său, procesul care menține stelele pe foc până când acestea rămân fără combustibil.

În sistemul nostru solar există dintre ei obiecte mai mari decât această mică stea. Una este soarele, desigur. Celălalt este Jupiter, ca o minge gigantică de gheață, care intră cu o rază medie de 69.911 kilometri.

Deci, de ce este Jupiter o planetă și nu o stea?

Răspunsul scurt este simplu: Jupiter nu are suficientă masă pentru a contopi hidrogenul în heliu. EBLM J0555-57Ab este de aproximativ 85 de ori mai mare decât masa lui Jupiter, la fel de ușoară ca o stea – dacă ar fi mai mică, nu ar putea fuziona hidrogen. Dar dacă sistemul nostru solar ar fi fost diferit, ar fi putut Jupiter să se aprindă într-o stea?

Jupiter și Soarele sunt mai asemănători decât crezi

Este posibil ca gigantul gazos să nu fie o stea, dar Jupiter este încă o mare afacere. Masa sa este De 2,5 ori cea a tuturor celorlalte planete combinate. Doar că, fiind un gigant gazos, densitatea sa este într-adevăr scăzută: aproximativ 1,33 grame pe centimetru cub; Densitatea Pământului, la 5,51 grame pe centimetru cub, este de puțin peste patru ori mai mare decât cea a lui Jupiter.

Dar este interesant de observat asemănările dintre Jupiter și Soare. Densitatea Soarelui este de 1,41 grame pe centimetru cub. Și cele două obiecte sunt foarte asemănătoare în compoziție. În masă, Soarele conține aproximativ 71% hidrogen și 27% heliu, restul fiind urme ale altor elemente. Jupiter în masă este de aproximativ 73% hidrogen și 24% heliu.

Ilustrație a lui Jupiter și a lunii sale Io. (NASA Goddard Space Flight Center / CI Lab)

Din acest motiv, Jupiter este numit uneori o stea eșuată.

Dar este încă puțin probabil ca, lăsat la dispoziția sistemului solar, Jupiter să ajungă chiar să fie o stea.

Vedeți, stelele și planetele se nasc din două mecanisme foarte diferite. Stelele se nasc atunci când un nod dens de materie dintr-un nor molecular interstelar se prăbușește sub propria gravitație – puf! flomph! – rulează în timp într-un proces numit colaps de cloud. Pe măsură ce se rotește, se învârte în mai multă materie din norul care o înconjoară într-un disc de acumulare stelară.

Pe măsură ce masa – și, prin urmare, gravitația – crește, miezul micii stele devine din ce în ce mai strâns, făcându-l să devină din ce în ce mai fierbinte. În cele din urmă, devine atât de comprimat și fierbinte, încât nucleul se aprinde și începe fuziunea termonucleară.

Conform înțelegerii noastre despre formarea stelelor, odată ce steaua a terminat de acumulare a materialului, a mai rămas o mulțime de disc de acumulare. Din aceasta sunt făcute planetele.

Astronomii cred că pentru giganții gazoși precum Jupiter, acest proces (numit acumulare de pietriș) începe cu mici bucăți de rocă înghețată și praf în disc. Orbitând în jurul stelei mici, aceste bucăți de materie încep să se ciocnească, lipindu-se împreună cu electricitatea statică. În cele din urmă, aceste smocuri în creștere ating o dimensiune destul de mare – aproximativ 10 mase funciare – că pot atrage prin gravitație tot mai mult gaz de pe discul din jur.

Din acel moment, Jupiter și-a atins treptat masa actuală – de aproximativ 318 ori masa Pământului și 0,001 ori masa Soarelui. Odată ce a absorbit tot materialul pe care îl avea – la o distanță considerabilă de masa necesară pentru fuziunea hidrogenului – a încetat să crească.

Așadar, Jupiter nu a fost niciodată aproape de a deveni suficient de masiv pentru a deveni o stea. Jupiter are o compoziție similară Soarelui nu pentru că a fost o „stea eșuată”, ci pentru că a apărut din același nor de gaze moleculare care a dat naștere Soarelui.

(NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran / Flickr / CC-BY-2.0)

Adevăratele stele eșuate

Există o clasă diferită de obiecte care pot fi considerate „stele eșuate”. Aceștia sunt piticii bruni și umplu golul dintre giganții gazoși și stele.

Începând de la aproximativ 13 ori masa lui Jupiter, aceste obiecte sunt suficient de masive pentru a rezista la topirea nucleului – nu hidrogen normal, ci deuteriu. Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de hidrogen „greu”; este un izotop de hidrogen cu un proton și un neutron în nucleu în loc de un singur proton. Temperatura și presiunea sa de topire sunt mai mici decât temperatura și presiunea de topire a hidrogenului.

Deoarece apare la o masă, temperatură și presiune mai mici, topirea deuteriului este o etapă intermediară pe calea topirii hidrogenului pentru stele, deoarece acestea continuă să acumuleze masă. Dar unele obiecte nu ajung niciodată la această masă; acestea sunt cunoscute sub numele de pitici maronii.

O vreme după existența lor confirmat în 1995, nu se știa dacă piticii bruni erau stele subperformante sau planete prea ambițioase; Dar câteva studii au demonstrat că se formează la fel ca stelele, de la prăbușirea norilor, mai degrabă decât la acretarea inimii. Și unii pitici maronii sunt chiar sub masă pentru a arde deuteriul, care nu se distinge de planete.

Jupiter se află chiar pe limita de masă inferioară pentru nori prăbușiți; s-a estimat că cea mai mică masă a unui obiect de prăbușire a norilor este despre o masă de Jupiter. Deci, dacă Jupiter s-ar fi format ca rezultat al norilor care se prăbușeau, ar putea fi considerat o stea care nu reușește.

Dar Datele sondei NASA Juno sugerează că, cel puțin odinioară, Jupiter a avut un nucleu solid – și acest lucru este mai consistent cu acumulare de nucleu metoda de instruire.

Modelarea sugerează că limita superioară pentru o masă planetară, care se formează prin acumulare de nucleu, este mai puțin de 10 ori masa lui Jupiter – doar câteva mase de Jupiter timide de fuziune cu deuteriu.

Așadar, Jupiter nu este o stea eșuată. Dar a ne gândi de ce nu este acest lucru ne poate ajuta să înțelegem mai bine cum funcționează cosmosul. În plus, Jupiter este o minune cu fâșii, furtună și vârtej, în sine. Și fără ea, noi oamenii poate că nici măcar nu am putut să existe.

Totuși, aceasta este o altă poveste, de spus o altă dată.