Cea mai mică stea de secvență principală cunoscută din galaxia Calea Lactee este un adevărat duh.
Se numește EBLM J0555-57Ab, o pitică roșie aflată la 600 de ani-lumină distanță. Cu o rază medie de aproximativ 59.000 de kilometri, este doar un pic mai mare decât Saturn. Acest lucru o face să fie cea mai mică stea cunoscută care susține fuziunea hidrogenului în miezul său, proces care menține stelele în flăcări până când rămân fără combustibil.
În sistemul nostru solar, există două obiecte mai mari decât această mică stea. Unul este Soarele, evident. Celălalt este Jupiter, ca o înghețată gigantică, care vine cu o rază medie de 69.911 kilometri.
Atunci de ce este Jupiter o planetă și nu o stea?
Răspunsul scurt este simplu: Jupiter nu are suficientă masă pentru a fuziona hidrogenul în heliu. EBLM J0555-57Ab are o masă de aproximativ 85 de ori mai mare decât cea a lui Jupiter, cam cât de ușoară poate fi o stea – dacă ar fi mai mică, nu ar putea nici ea să fuzioneze hidrogenul. Dar dacă sistemul nostru solar ar fi fost diferit, ar fi putut Jupiter să se aprindă într-o stea?
Jupiter și Soarele se aseamănă mai mult decât credeți
Gigantul gazos s-ar putea să nu fie o stea, dar Jupiter este totuși o afacere mare. Masa sa este de 2,5 ori mai mare decât cea a tuturor celorlalte planete la un loc. Doar că, fiind un gigant gazos, are o densitate foarte mică: în jur de 1,33 grame pe centimetru cub; densitatea Pământului, de 5,51 grame pe centimetru cub, este de puțin peste patru ori mai mare decât cea a lui Jupiter.
Dar este interesant de remarcat asemănările dintre Jupiter și Soare. Densitatea Soarelui este de 1,41 grame pe centimetru cub. Iar cele două obiecte sunt foarte asemănătoare din punct de vedere al compoziției. Ca masă, Soarele este format din aproximativ 71% hidrogen și 27% heliu, restul fiind alcătuit din urme de alte elemente. Jupiter, ca masă, are aproximativ 73 la sută hidrogen și 24 la sută heliu.
Din acest motiv, Jupiter este numit uneori o stea eșuată.
Dar este încă puțin probabil ca, lăsat în voia propriului sistem solar, Jupiter să ajungă măcar aproape de a fi o stea.
Stelele și planetele, vedeți voi, se nasc prin două mecanisme foarte diferite. Stelele se nasc atunci când un nod dens de material dintr-un nor molecular interstelar se prăbușește sub propria gravitație – pouf! flomph! – învârtindu-se în timp ce se mișcă într-un proces numit colapsul norului. Pe măsură ce se învârte, el încorporează mai mult material din norul din jurul său într-un disc de acreție stelară.
Pe măsură ce masa – și, prin urmare, gravitația – crește, miezul stelei mici este strâns din ce în ce mai strâns, ceea ce o face să devină din ce în ce mai fierbinte. În cele din urmă, devine atât de comprimat și de fierbinte, încât miezul se aprinde și începe fuziunea termonucleară.
Conform înțelegerii noastre privind formarea stelelor, odată ce steaua a terminat de acumulat material, rămâne o mulțime de disc de acreție. Din aceasta sunt făcute planetele.
Astronomii cred că, în cazul giganților gazoși precum Jupiter, acest proces (numit acreție de pietricele) începe cu bucăți mici de rocă înghețată și praf în disc. Pe măsură ce orbitează în jurul stelei bebeluș, aceste bucăți de material încep să se ciocnească, lipindu-se între ele cu ajutorul electricității statice. În cele din urmă, aceste aglomerări în creștere ajung la o dimensiune suficient de mare – în jur de 10 mase terestre – încât pot atrage gravitațional din ce în ce mai mult gaz din discul înconjurător.
Din acest punct, Jupiter a crescut treptat până la masa sa actuală – de aproximativ 318 ori mai mare decât masa Pământului și de 0,001 ori mai mare decât masa Soarelui. Odată ce a sorbit tot materialul care îi era disponibil – la o distanță destul de mare de masa necesară pentru fuziunea hidrogenului – a încetat să mai crească.
După ce a sorbit tot materialul care îi era disponibil – la o distanță destul de mare de masa necesară pentru fuziunea hidrogenului – a încetat să mai crească.
Așadar, Jupiter nu a fost niciodată aproape de a crește suficient de masiv pentru a deveni o stea. Jupiter are o compoziție similară cu cea a Soarelui nu pentru că a fost o „stea eșuată”, ci pentru că s-a născut din același nor de gaz molecular care a dat naștere Soarelui.
Adevăratele stele eșuate
Există o clasă diferită de obiecte care pot fi considerate „stele eșuate”. Acestea sunt piticele brune și umplu acel gol dintre giganții gazoși și stele.
Începând cu o masă de peste aproximativ 13 ori mai mare decât cea a lui Jupiter, aceste obiecte sunt suficient de masive pentru a susține fuziunea nucleului – nu a hidrogenului normal, ci a deuteriului. Acesta este cunoscut și sub numele de hidrogen „greu”; este un izotop al hidrogenului cu un proton și un neutron în nucleu în loc de un singur proton. Temperatura și presiunea sa de fuziune sunt mai mici decât temperatura și presiunea de fuziune a hidrogenului.
Pentru că are loc la o masă, o temperatură și o presiune mai mici, fuziunea deuteriului este o etapă intermediară pe drumul spre fuziunea hidrogenului pentru stele, pe măsură ce acestea continuă să acumuleze masă. Dar unele obiecte nu ating niciodată această masă; acestea sunt cunoscute sub numele de pitice brune.
Pentru o vreme, după ce existența lor a fost confirmată în 1995, nu se știa dacă piticele brune erau stele cu performanțe insuficiente sau planete prea ambițioase; dar mai multe studii au demonstrat că ele se formează la fel ca stelele, din colapsul norilor mai degrabă decât din acreția nucleului. Iar unele pitice maro sunt chiar sub masa necesară pentru arderea deuteriului, nemaiputând fi deosebite de planete.
Jupiter se află chiar la limita inferioară de masă pentru colapsul norilor; cea mai mică masă a unui obiect de colaps al norilor a fost estimată la aproximativ o masă a lui Jupiter. Așadar, dacă Jupiter s-ar fi format din colapsul norilor, ar putea fi considerat o stea eșuată.
Dar datele furnizate de sonda Juno a NASA sugerează că, cel puțin la un moment dat, Jupiter a avut un nucleu solid – iar acest lucru este mai compatibil cu metoda de formare a nucleului prin acreție.
Modelizarea sugerează că limita superioară pentru masa unei planete, formată prin acreția nucleului, este de mai puțin de 10 ori masa lui Jupiter – la doar câteva mase de Jupiter mai puțin decât fuziunea cu deuteriu.
Atunci, Jupiter nu este o stea eșuată. Dar gândindu-ne de ce nu este una ne poate ajuta să înțelegem mai bine cum funcționează cosmosul. În plus, Jupiter este o minune de caramel cu dungi, furtunoasă și vârtejuri de caramel în sine. Și fără el, noi, oamenii, poate că nici măcar nu am fi putut exista.
Aceasta, însă, este o altă poveste, care va fi spusă altă dată.