Den mindste kendte stjerne i Mælkevejens galakse er en rigtig nisse af en tingest.
Den hedder EBLM J0555-57Ab og er en rød dværg 600 lysår væk. Med en middelradius på omkring 59.000 kilometer er den kun en lille smule større end Saturn. Det gør den til den mindste kendte stjerne, der understøtter brintfusion i sin kerne, den proces, der holder stjerner i gang med at brænde, indtil de løber tør for brændstof.
I vores solsystem er der to objekter, der er større end denne lillebitte stjerne. Den ene er naturligvis Solen. Det andet er Jupiter, der ligner en kæmpe kugle is og kommer ind med en middelradius på 69.911 kilometer.
Så hvorfor er Jupiter en planet og ikke en stjerne?
Det korte svar er enkelt: Jupiter har ikke masse nok til at smelte brint til helium. EBLM J0555-57Ab har ca. 85 gange Jupiters masse, ca. så let som en stjerne kan være – hvis den var mindre, ville den heller ikke være i stand til at smelte brint. Men hvis vores solsystem havde været anderledes, kunne Jupiter så have antændt til en stjerne?
Jupiter og Solen ligner hinanden mere, end du aner
Gasgiganten er måske ikke en stjerne, men Jupiter er stadig en Big Deal. Dens masse er 2,5 gange så stor som alle de andre planeter tilsammen. Det er bare det, at den som gasgigant har en virkelig lav massefylde: omkring 1,33 gram pr. kubikcentimeter; Jordens massefylde er med 5,51 gram pr. kubikcentimeter lidt over fire gange så høj som Jupiters.
Men det er interessant at bemærke lighederne mellem Jupiter og Solen. Solens massefylde er 1,41 gram pr. kubikcentimeter. Og de to objekter er meget ens i sammensætningen. Målt i masse består Solen af omkring 71 procent brint og 27 procent helium, mens resten består af spor af andre grundstoffer. Jupiter består i masse af ca. 73 procent brint og 24 procent helium.
Det er af denne grund, at Jupiter nogle gange kaldes en mislykket stjerne.
Men det er stadig usandsynligt, at Jupiter, hvis den var overladt til solsystemets egne forhold, overhovedet ville komme i nærheden af at blive en stjerne.
Stjerner og planeter, ser du, fødes gennem to meget forskellige mekanismer. Stjerner fødes, når en tæt knude af materiale i en interstellar molekylær sky kollapser under sin egen tyngdekraft – puf! flomph! – og snurrer rundt undervejs i en proces, der kaldes sky-kollaps. Mens den snurrer, spoler den mere materiale fra skyen omkring sig ind i en stjerneskive.
Da massen – og dermed tyngdekraften – vokser, bliver babystjernens kerne presset tættere og tættere sammen, hvilket får den til at blive varmere og varmere. Til sidst bliver den så komprimeret og varm, at kernen antændes, og den termonukleare fusion starter.
I henhold til vores forståelse af stjernedannelse er der en hel masse akkretionsskive tilbage, når stjernen er færdig med at akkretionere materiale. Det er det, planeterne er lavet af.
Astronomer mener, at for gasgiganter som Jupiter starter denne proces (kaldet stenakkretion) med bittesmå stykker isbjergarter og -støv i skiven. Når de kredser om babystjernen, begynder disse stumper af materiale at støde sammen og klæber sammen med statisk elektricitet. Til sidst når disse voksende klumper en størrelse, der er stor nok – omkring 10 jordmasser – til, at de gravitationelt kan tiltrække mere og mere gas fra den omgivende skive.
Derfra voksede Jupiter gradvist til sin nuværende masse – omkring 318 gange Jordens masse og 0,001 gange Solens masse. Da den havde opslugt alt det materiale, der var tilgængeligt for den – og som ligger ret langt fra den masse, der kræves til brintfusion – holdt den op med at vokse.
Så Jupiter var aldrig i nærheden af at blive massiv nok til at blive en stjerne. Jupiter har en lignende sammensætning som Solen, ikke fordi den var en ‘mislykket stjerne’, men fordi den blev født af den samme sky af molekylær gas, som fødte Solen.
De ægte mislykkede stjerner
Der er en anden klasse af objekter, der kan betragtes som ‘mislykkede stjerner’. Det er de brune dværge, og de udfylder hullet mellem gasgiganter og stjerner.
Med en masse på over 13 gange Jupiters masse er disse objekter massive nok til at understøtte kernefusion – ikke af normal brint, men af deuterium. Dette er også kendt som “tung” brint; det er en isotop af brint med en proton og en neutron i kernen i stedet for blot en enkelt proton. Dens fusionstemperatur og -tryk er lavere end fusionstemperaturen og -trykket for brint.
Da den forekommer ved en lavere masse, temperatur og tryk, er deuteriumfusion et mellemtrin på vejen til brintfusion for stjerner, mens de fortsætter med at ophobe masse. Men nogle objekter når aldrig op på denne masse; disse er kendt som brune dværge.
I et stykke tid efter at deres eksistens blev bekræftet i 1995, vidste man ikke, om brune dværge var stjerner, der ikke havde nået deres mål, eller overambitiøse planeter; men flere undersøgelser har vist, at de dannes ligesom stjerner, ved at skyerne kollapser snarere end ved kerneakkretion. Og nogle brune dværge er endda under massen for deuteriumforbrænding og kan ikke skelnes fra planeter.
Jupiter ligger lige på den nedre massegrænse for skykollaps; den mindste masse af et objekt med skykollaps er blevet anslået til omkring en Jupitermasse. Så hvis Jupiter var dannet ved sky-kollaps, kunne den betragtes som en mislykket stjerne.
Men data fra NASA’s Juno-sonde tyder på, at Jupiter i hvert fald engang havde en fast kerne – og det er mere i overensstemmelse med metoden til dannelse af kerneakkretion.
Modellering tyder på, at den øvre grænse for en planets masse, der dannes via kerneakkretion, er mindre end 10 gange Jupiters masse – blot et par Jupiter-masser, der er i underkanten af deuteriumfusion.
Så, Jupiter er ikke en mislykket stjerne. Men hvis vi tænker over, hvorfor den ikke er en, kan det hjælpe os til bedre at forstå, hvordan kosmos fungerer. Desuden er Jupiter et stribet, stormfuldt og hvirvlende smørklat vidunder i sin egen ret. Og uden den havde vi mennesker måske ikke engang været i stand til at eksistere.
Det er imidlertid en anden historie, som skal fortælles en anden gang.