Nejmenší známá hvězda hlavní posloupnosti v galaxii Mléčná dráha je skutečný skřítek.
Jmenuje se EBLM J0555-57Ab a je to červený trpaslík vzdálený 600 světelných let. Se středním poloměrem přibližně 59 000 kilometrů je jen o málo větší než Saturn. To z ní dělá nejmenší známou hvězdu, která ve svém jádře podporuje fúzi vodíku, což je proces, který udržuje hvězdy v hoření, dokud jim nedojde palivo.
V naší Sluneční soustavě jsou dva objekty větší než tato maličká hvězda. Jedním z nich je samozřejmě Slunce. Druhým je Jupiter, jako obří kopeček zmrzliny, který má střední poloměr 69 911 kilometrů.
Takže proč je Jupiter planeta a ne hvězda?
Krátká odpověď je jednoduchá: Jupiter nemá dostatečnou hmotnost na to, aby se vodík přeměnil na hélium. EBLM J0555-57Ab má asi 85krát větší hmotnost než Jupiter, což je zhruba tolik, kolik může mít hvězda – kdyby byla ještě nižší, nebyla by schopna ani fúze vodíku. Kdyby však naše Sluneční soustava byla jiná, mohl by se Jupiter vznítit v hvězdu?“
Jupiter a Slunce jsou si podobnější, než si myslíte
Plynný obr sice není hvězda, ale Jupiter je stále Velká věc. Jeho hmotnost je 2,5krát větší než hmotnost všech ostatních planet dohromady. Jenže jako plynný obr má opravdu malou hustotu: asi 1,33 gramu na centimetr krychlový; hustota Země s 5,51 gramu na centimetr krychlový je o něco více než čtyřikrát vyšší než hustota Jupiteru.
Je ale zajímavé všimnout si podobnosti mezi Jupiterem a Sluncem. Hustota Slunce je 1,41 gramu na centimetr krychlový. A obě tělesa jsou si velmi podobná i složením. Podle hmotnosti tvoří Slunce asi 71 procent vodíku a 27 procent helia, zbytek tvoří stopová množství dalších prvků. Jupiter podle hmotnosti tvoří asi 73 procent vodíku a 24 procent helia.
Z tohoto důvodu se Jupiteru někdy říká neúspěšná hvězda.
Je však stále nepravděpodobné, že by se Jupiter, ponechán napospas sluneční soustavě, hvězdě byť jen přiblížil.
Hvězdy a planety, jak vidíte, se rodí dvěma zcela odlišnými mechanismy. Hvězdy se rodí, když se hustý uzel materiálu v mezihvězdném molekulárním mračnu zhroutí pod vlastní gravitací – puf! flomf! – při procesu zvaném kolaps mračna. Jak se otáčí, nabaluje na sebe další materiál z okolního mračna do hvězdného akrečního disku.
S rostoucí hmotností – a tedy i gravitací – se jádro malé hvězdy stlačuje stále těsněji, což způsobuje, že je stále žhavější a žhavější. Nakonec je tak stlačené a horké, že se jádro vznítí a spustí se termonukleární fúze.
Podle našich znalostí o vzniku hvězd, jakmile hvězda dokončí akreci materiálu, zůstane po ní celá řada akrečního disku. Právě z něj se skládají planety.
Astronomové se domnívají, že u plynných obrů, jako je Jupiter, tento proces (nazývaný oblázková akrece) začíná drobnými kousky ledové horniny a prachu v disku. Při obíhání kolem mladé hvězdy se tyto kousky materiálu začnou srážet a lepit se k sobě pomocí statické elektřiny. Nakonec tyto rostoucí chuchvalce dosáhnou dostatečně velké velikosti – asi 10 hmotností Země – aby mohly gravitačně přitahovat další a další plyn z okolního disku.
Od tohoto okamžiku Jupiter postupně narostl na svou současnou hmotnost – asi 318násobek hmotnosti Země a 0,001násobek hmotnosti Slunce. Jakmile pohltil veškerý materiál, který měl k dispozici – na poměrně velké vzdálenosti od hmotnosti potřebné pro fúzi vodíku -, přestal růst.
Jupiter tedy nikdy nebyl ani zdaleka tak hmotný, aby se stal hvězdou. Jupiter má podobné složení jako Slunce ne proto, že by byl „neúspěšnou hvězdou“, ale proto, že se zrodil ze stejného oblaku molekulárního plynu, který dal vzniknout Slunci.
Skutečné neúspěšné hvězdy
Existuje jiná třída objektů, které lze považovat za ‚neúspěšné hvězdy‘. Jedná se o hnědé trpaslíky, kteří vyplňují onu mezeru mezi plynnými obry a hvězdami.
Tyto objekty, jejichž hmotnost začíná na více než třináctinásobku hmotnosti Jupiteru, jsou dostatečně hmotné na to, aby podporovaly fúzi jádra – nikoliv však normálního vodíku, ale deuteria. To je také známé jako „těžký“ vodík; je to izotop vodíku s protonem a neutronem v jádře namísto jediného protonu. Jeho termojaderná teplota a tlak jsou nižší než termojaderná teplota a tlak vodíku.
Protože probíhá při nižší hmotnosti, teplotě a tlaku, je termojaderná fúze deuteria mezistupněm na cestě k termojaderné fúzi vodíku pro hvězdy, které pokračují v akumulaci hmoty. Některé objekty však této hmotnosti nikdy nedosáhnou; ty jsou známé jako hnědí trpaslíci.
Nějakou dobu po potvrzení jejich existence v roce 1995 se nevědělo, zda jsou hnědí trpaslíci nedostatečně hmotné hvězdy nebo příliš ambiciózní planety; několik studií však prokázalo, že vznikají stejně jako hvězdy, spíše kolapsem mraku než akrecí jádra. A někteří hnědí trpaslíci jsou dokonce pod hranicí hmotnosti pro spalování deuteria, nerozlišitelní od planet.
Jupiter je přesně na spodní hranici hmotnosti pro kolaps mračna; nejmenší hmotnost objektu pro kolaps mračna byla odhadnuta na přibližně jednu hmotnost Jupitera. Pokud by tedy Jupiter vznikl kolapsem mraku, mohl by být považován za neúspěšnou hvězdu.
Údaje ze sondy NASA Juno však naznačují, že přinejmenším kdysi dávno měl Jupiter pevné jádro – a to spíše odpovídá metodě vzniku jádra akrecí.
Modelování naznačuje, že horní hranice hmotnosti planety, která vznikla akrecí jádra, je menší než desetinásobek hmotnosti Jupiteru – jen několik hmotností Jupiteru chybí do fúze deuteria.
Takže Jupiter není neúspěšná hvězda. Ale přemýšlení o tom, proč jím není, nám může pomoci lépe pochopit, jak vesmír funguje. Kromě toho je Jupiter sám o sobě pruhovaný, bouřlivý, vířivý máslový zázrak. A bez něj bychom my lidé možná ani nemohli existovat.
To už je ale jiný příběh, o kterém si povíme jindy.