Юпітер більший за деякі зірки, тож чому ми не отримали друге Сонце?

(NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Кевін М. Гілл)

Найменша відома зірка головної послідовності в галактиці Чумацький Шлях — справжня піксі.

Це називається EBLM J0555-57Ab , червоний карлик на відстані 600 світлових років від нас. Із середнім радіусом близько 59 000 кілометрів це лише крихта більший за Сатурн . Це робить її найменшою відомою зіркою, яка підтримує водневий синтез у своєму ядрі, процес, який продовжує горіти зірки, доки в них не закінчиться паливо.

У нашій Сонячній системі є два об’єкти, більші за цю маленьку зірку. Одним з них є Сонце, очевидно. Інший є Юпітер , як гігантська кулька морозива, що входить із середнім радіусом 69 911 кілометрів .



Тож чому Юпітер — планета, а не зірка?

Коротка відповідь проста: у Юпітера недостатньо маси, щоб перетворити водень у гелій. Маса EBLM J0555-57Ab приблизно в 85 разів більша за масу Юпітера, приблизно така легка, як може бути зірка - якби вона була трохи нижчою, вона також не змогла б синтезувати водень. Але якби наша Сонячна система була іншою, чи міг би Юпітер спалахнути в зірку?

Юпітер і Сонце більше схожі, ніж ви думаєте

Газовий гігант може і не бути зіркою, але Юпітер все одно є великою проблемою. Його маса становить 2,5 рази що з усіх інших планет разом узятих. Просто, будучи газовим гігантом, він має дуже низьку щільність: близько 1,33 грама на кубічний сантиметр; Щільність Землі, яка становить 5,51 грама на кубічний сантиметр, трохи більше ніж у чотири рази вища, ніж у Юпітера.

Але цікаво відзначити схожість між Юпітером і Сонцем. Щільність Сонця становить 1,41 грама на кубічний сантиметр. І ці два об’єкти композиційно дуже схожі. За масою , Сонце приблизно на 71 відсоток складається з водню та 27 відсотків з гелію, а решта складається з слідових кількостей інших елементів. Юпітер за масою приблизно 73 відсотки водню і 24 відсотки гелію.

Ілюстрація Юпітера та його супутника Іо. (Центр космічних польотів NASA Goddard/CI Lab)

Саме з цієї причини Юпітер іноді називають невдалою зіркою.

Але малоймовірно, що Юпітер навіть наблизився б до того, щоб стати зіркою.

Як бачите, зірки і планети народжуються за допомогою двох дуже різних механізмів. Зірки народжуються, коли щільний вузол матеріалу в міжзоряній молекулярній хмарі руйнується під дією власної сили тяжіння - пуф! фломф! - обертається під час процесу, який називається колапсом хмари. Обертаючись, він намотує більше матеріалу з хмари навколо себе на зоряний акреційний диск.

У міру того, як маса – і, отже, сила тяжіння – зростає, серцевина дитячої зірки стискається все міцніше і міцніше, через що вона стає гарячішою і гарячішою. Згодом він стає настільки стиснутим і гарячим, що ядро ​​спалахує і починається термоядерний синтез.

Відповідно до нашого розуміння утворення зірок, коли зірка закінчує акрецію матеріалу, залишається ціла маса акреційного диска. Це те, з чого складаються планети.

Астрономи вважають, що для таких газових гігантів, як Юпітер, цей процес (так званий наростання камінчиків) починається з крихітних шматочків крижаної породи та пилу в диску. Коли вони обертаються навколо дитинча-зірки, ці частинки матеріалу починають стикатися, злипаючись разом із статичною електрикою. Згодом ці зростаючі грудки досягають досить великого розміру - приблизно 10 Маси Землі - що вони можуть гравітаційно притягувати все більше газу з навколишнього диска.

З цього моменту Юпітер поступово зріс до своєї нинішньої маси - приблизно в 318 разів більше маси Землі та 0,001 маси Сонця. Після того, як він висмоктав увесь доступний йому матеріал — на досить великій відстані від маси, необхідної для синтезу водню — він припинив ріст.

Отже, Юпітер ніколи не був навіть близький до того, щоб стати настільки масивним, щоб стати зіркою. Юпітер має подібний до Сонця склад не тому, що він був «зіркою-невдахою», а тому, що він народився з тієї ж хмари молекулярного газу, яка породила Сонце.

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

Справжні зірки-невдахи

Існує інший клас об’єктів, які можна вважати «зірками-невдахами». Це коричневі карлики, і вони заповнюють проміжок між газовими гігантами та зірками.

Починаючи з приблизно в 13 разів більшою за масу Юпітера, ці об’єкти достатньо масивні, щоб підтримувати термоядерний синтез – не звичайного водню, а дейтерію. Це також відоме як «важкий» водень; це ізотоп водню з протоном і нейтроном у ядрі замість одного протона. Його температура і тиск плавлення нижчі, ніж температура і тиск плавлення водню.

Оскільки він відбувається при меншій масі, температурі та тиску, синтез дейтерію є проміжним кроком на шляху до синтезу водню для зірок, оскільки вони продовжують нарощувати масу. Але деякі об'єкти ніколи не досягають такої маси; вони відомі як коричневі карлики.

Деякий час після їх існування був підтверджено в 1995 році , було невідомо, чи були коричневі карлики невдалими зірками чи занадто амбітними планетами; але кілька досліджень продемонстрували, що вони утворюють просто як зірки , від колапсу хмари, а не від акреції ядра. А деякі коричневі карлики мають навіть нижчу масу для спалювання дейтерію, їх неможливо відрізнити від планет.

Юпітер знаходиться прямо на нижній межі маси для колапсу хмари; найменша маса об'єкта колапсу хмари була оцінена в близько однієї маси Юпітера . Отже, якби Юпітер утворився в результаті колапсу хмари, його можна було б вважати невдалою зіркою.

Але Дані зонда NASA Juno припустити, що принаймні колись Юпітер мав тверде ядро ​​- і це більше відповідає нарощення ядра спосіб формування.

Моделювання припускає, що верхня межа маси планети, яка утворюється через нарощування ядра, становить менш ніж у 10 разів перевищує масу Юпітера - лише кілька мас Юпітера соромляться синтезу дейтерію.

Отже, Юпітер не зірка-невдаха. Але роздуми про те, чому це не так, можуть допомогти нам краще зрозуміти, як працює космос. Крім того, Юпітер смугастий, бурхливий , вихровий диво іриски саме по собі. І без цього ми, люди можливо, навіть не міг існувати .

Але це вже інша історія, про яку буде розказано іншим разом.

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.