A Tejútrendszer galaxis legkisebb ismert fősorozatú csillaga egy igazi tündérke.
A neve EBLM J0555-57Ab, egy 600 fényévre lévő vörös törpe. Körülbelül 59 000 kilométeres átlagos sugarával csak egy kicsivel nagyobb, mint a Szaturnusz. Ez teszi a legkisebb ismert csillaggá, amelynek magjában hidrogénfúzió zajlik, az a folyamat, amely a csillagokat égve tartja, amíg el nem fogy az üzemanyaguk.
Naprendszerünkben két objektum nagyobb, mint ez az icipici csillag. Az egyik nyilvánvalóan a Nap. A másik a Jupiter, ami olyan, mint egy óriási gombóc fagylalt, és 69 911 kilométeres átlagos sugárral érkezik.
Szóval, miért bolygó a Jupiter és nem csillag?
A rövid válasz egyszerű: A Jupiternek nincs elég tömege ahhoz, hogy a hidrogén héliummá olvadjon. Az EBLM J0555-57Ab tömege körülbelül 85-ször akkora, mint a Jupiteré, körülbelül olyan könnyű, mint amilyen egy csillag lehet – ha ennél kisebb lenne, akkor sem lenne képes hidrogént fuzionálni. De ha a mi Naprendszerünk más lenne, vajon a Jupiter csillaggá gyulladt volna?
A Jupiter és a Nap jobban hasonlítanak egymásra, mint gondolnánk
A gázóriás talán nem csillag, de a Jupiter még így is nagy dolog. Tömege 2,5-szerese az összes többi bolygóénak együttvéve. Csakhogy gázóriás lévén nagyon alacsony a sűrűsége: körülbelül 1,33 gramm/köbcentiméter; a Föld sűrűsége, 5,51 gramm/köbcentiméter, alig több mint négyszer nagyobb, mint a Jupiteré.
De érdekes megfigyelni a Jupiter és a Nap közötti hasonlóságokat. A Nap sűrűsége 1,41 gramm köbcentiméterenként. És a két objektum összetételét tekintve is nagyon hasonló. Tömegét tekintve a Nap körülbelül 71 százalékban hidrogénből és 27 százalékban héliumból áll, a maradékot pedig nyomokban más elemek alkotják. A Jupiter tömegének körülbelül 73 százaléka hidrogén és 24 százaléka hélium.
Ezért a Jupitert néha bukott csillagnak is nevezik.
De még mindig nem valószínű, hogy a Naprendszerre hagyatkozva a Jupiter akár csak megközelítőleg is csillaggá válna.
A csillagok és a bolygók ugyanis két nagyon különböző mechanizmus révén születnek. Csillagok akkor születnek, amikor egy csillagközi molekuláris felhőben egy sűrű anyagcsomó a saját gravitációja alatt összeomlik – puff! flomph! – a felhőösszeomlásnak nevezett folyamat során megpördülve. Ahogy pörög, a körülötte lévő felhőből egyre több anyagot sodor be egy csillagakkréciós korongba.
Amint a tömeg – és így a gravitáció – növekszik, a kiscsillag magja egyre jobban összepréselődik, ami egyre forróbbá és forróbbá teszi. Végül annyira összenyomódik és felforrósodik, hogy a mag meggyullad, és beindul a termonukleáris fúzió.
A csillagkeletkezésről alkotott ismereteink szerint, miután a csillag befejezte az anyagakkréciót, egy csomó akkréciós korong marad vissza. Ebből épülnek fel a bolygók.
A csillagászok szerint a Jupiterhez hasonló gázóriások esetében ez a folyamat (az úgynevezett kavicsakkréció) a korongban lévő apró jeges kőzet- és pordarabkákkal kezdődik. A bébicsillag körül keringve ezek az anyagdarabkák elkezdenek ütközni, és statikus elektromossággal összetapadnak. Végül ezek a növekvő csomók elérik a kellően nagy – körülbelül 10 földtömegnyi – méretet, hogy gravitációsan egyre több és több gázt vonzanak magukhoz a környező korongból.
A Jupiter ettől kezdve fokozatosan nőtt a jelenlegi tömegére – ami körülbelül 318-szorosa a Föld tömegének és 0,001-szerese a Nap tömegének. Miután felszippantotta az összes rendelkezésére álló anyagot – a hidrogénfúzióhoz szükséges tömegtől meglehetősen messze -, leállt a növekedése.
A Jupiter tehát még csak a közelében sem volt annak, hogy elég nagy tömegűvé nőjön ahhoz, hogy csillaggá váljon. A Jupiter nem azért hasonló összetételű, mint a Nap, mert “bukott csillag” volt, hanem mert ugyanabból a molekuláris gázfelhőből született, amelyből a Nap is.
A valódi bukott csillagok
A “bukott csillagoknak” tekinthető objektumoknak van egy másik osztálya is. Ezek a barna törpék, és ők töltik be a gázóriások és a csillagok közötti űrt.
A Jupiter tömegének több mint 13-szorosától kezdődően ezek az objektumok elég nagy tömegűek ahhoz, hogy magfúziót támogassanak – nem normál hidrogénből, hanem deutériumból. Ezt “nehéz” hidrogénnek is nevezik; ez a hidrogén olyan izotópja, amelynek atommagjában egy proton és egy neutron van, nem csak egy proton. Fúziós hőmérséklete és nyomása alacsonyabb, mint a hidrogén fúziós hőmérséklete és nyomása.
Mivel alacsonyabb tömeg, hőmérséklet és nyomás mellett történik, a deutériumfúzió a csillagok számára egy köztes lépés a hidrogénfúzióhoz vezető úton, miközben a csillagok tovább növelik tömegüket. Néhány objektum azonban soha nem éri el ezt a tömeget; ezeket barna törpéknek nevezik.
A létezésük 1995-ös megerősítése után egy ideig nem lehetett tudni, hogy a barna törpék alulteljesítő csillagok vagy túl ambiciózus bolygók-e; de számos tanulmány kimutatta, hogy ugyanúgy alakulnak ki, mint a csillagok, inkább felhőösszeomlásból, mint magakkrécióból. És néhány barna törpe még a deutériumégéshez szükséges tömeg alatt is van, megkülönböztethetetlenek a bolygóktól.
A Jupiter pontosan a felhőösszeomlás alsó tömeghatárán van; egy felhőösszeomló objektum legkisebb tömegét körülbelül egy Jupiter tömegére becsülik. Ha tehát a Jupiter felhőösszeomlásból keletkezett volna, akkor egy bukott csillagnak lehetne tekinteni.
A NASA Juno szondájának adatai azonban arra utalnak, hogy a Jupiternek – legalábbis egykoron – szilárd magja volt – és ez jobban megfelel a magakkréciós keletkezési módszernek.
A modellezés azt sugallja, hogy a magakkréció útján kialakuló bolygó tömegének felső határa a Jupiter tömegének kevesebb, mint 10-szerese – csak néhány Jupiter-tömeg hiányzik a deutériumfúzióhoz.
A Jupiter tehát nem egy bukott csillag. De ha elgondolkodunk azon, hogy miért nem az, az segíthet jobban megérteni a kozmosz működését. Ráadásul a Jupiter egy csíkos, viharos, kavargó karamellás csoda a maga nemében. És nélküle mi, emberek talán nem is létezhettünk volna.
Ez azonban már egy másik történet, amit majd máskor mesélünk el.