Jupiter ist größer als einige Sterne. Warum hatten wir keine zweite Sonne?

Der kleinste Stern in der bekannten Hauptsequenz der Milchstraße ist ein wahrer Sprite einer Sache.

Sein Name ist EBLM J0555-57Ab, ein 600 Lichtjahre entfernter roter Zwerg. Mit einem durchschnittlichen Radius von rund 59.000 Kilometern ist es nur ein bisschen größer als Saturn. Dies macht ihn zum kleinsten Stern, von dem bekannt ist, dass er die Wasserstofffusion in seinem Kern unterstützt. Dieser Prozess hält Sterne in Flammen, bis ihnen der Treibstoff ausgeht.

In unserem Sonnensystem gibt es von ihnen Objekte größer als dieser kleine Stern. Eines ist natürlich die Sonne. Der andere ist Jupiter, wie ein riesiger Eisball, der mit einem durchschnittlichen Radius von eintritt 69.911 Kilometer.

Warum ist Jupiter ein Planet und kein Stern?

Die kurze Antwort ist einfach: Jupiter hat nicht genug Masse, um Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen. EBLM J0555-57Ab ist ungefähr 85-mal so groß wie Jupiter, ungefähr so ​​leicht wie ein Stern sein kann – wenn es kleiner wäre, könnte es auch keinen Wasserstoff schmelzen. Aber wenn unser Sonnensystem anders gewesen wäre, hätte sich Jupiter zu einem Stern entzünden können?

Jupiter und die Sonne sehen sich ähnlicher als Sie denken

Der Gasriese ist vielleicht kein Star, aber Jupiter ist immer noch eine große Sache. Seine Masse ist 2,5 mal das aller anderen Planeten zusammen. Es ist nur so, dass seine Dichte als Gasriese sehr gering ist: ungefähr 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter; Die Erddichte ist mit 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter etwas mehr als viermal so hoch wie die des Jupiter.

Es ist jedoch interessant, die Ähnlichkeiten zwischen Jupiter und der Sonne festzustellen. Die Dichte der Sonne beträgt 1,41 Gramm pro Kubikzentimeter. Und die beiden Objekte sind in ihrer Zusammensetzung sehr ähnlich. En masseDie Sonne enthält etwa 71% Wasserstoff und 27% Helium, der Rest sind Spuren anderer Elemente. Jupiter en masse ist etwa 73 Prozent Wasserstoff und 24 Prozent Helium.

Illustration von Jupiter und seinem Mond Io. (NASA Goddard Raumfahrtzentrum / CI Lab)

Aus diesem Grund wird Jupiter manchmal als gescheiterter Stern bezeichnet.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass Jupiter, selbst den Geräten des Sonnensystems überlassen, einem Star nahe kommt.

Sie sehen, die Sterne und Planeten werden aus zwei sehr unterschiedlichen Mechanismen geboren. Sterne entstehen, wenn ein dichter Materieknoten in einer interstellaren Molekülwolke unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht – Poof! flomph! – im Laufe der Zeit in einem Prozess namens Cloud Collapse ausgeführt werden. Während es sich dreht, wickelt es sich mehr Materie aus der ihn umgebenden Wolke in einer Sternakkretionsscheibe ein.

Wenn die Masse – und damit die Schwerkraft – zunimmt, wird der Kern des kleinen Sterns immer enger, wodurch er immer heißer wird. Schließlich wird es so komprimiert und heiß, dass sich der Kern entzündet und die Kernfusion beginnt.

Nach unserem Verständnis der Sternentstehung ist nach Beendigung des Akkretionsmaterials des Sterns noch viel Akkretionsscheibe übrig. Daraus bestehen die Planeten.

Astronomen glauben, dass bei Gasriesen wie Jupiter dieser Prozess (als Kieselakkretion bezeichnet) mit winzigen Eis- und Staubbrocken in der Scheibe beginnt. Diese Materiestücke, die den kleinen Stern umkreisen, beginnen zu kollidieren und stecken in statischer Elektrizität. Schließlich erreichen diese wachsenden Büschel eine ziemlich große Größe – ungefähr 10 Landmassen – dass sie durch die Schwerkraft immer mehr Gas aus der umgebenden Scheibe anziehen können.

Von da an erreichte Jupiter allmählich seine aktuelle Masse – etwa das 318-fache der Masse der Erde und das 0,001-fache der Masse der Sonne. Sobald es das gesamte Material absorbiert hatte – ein beträchtlicher Abstand von der für die Wasserstofffusion erforderlichen Masse -, hörte es auf zu wachsen.

Jupiter war also nie annähernd massiv genug, um ein Star zu werden. Jupiter ist in seiner Zusammensetzung der Sonne ähnlich, nicht weil es ein „gescheiterter Stern“ war, sondern weil er aus derselben Wolke molekularen Gases geboren wurde, die die Sonne hervorgebracht hat.

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

Die wirklich gescheiterten Sterne

Es gibt eine andere Klasse von Objekten, die als „ausgefallene Sterne“ betrachtet werden können. Dies sind die Braunen Zwerge, und sie füllen diese Lücke zwischen Gasriesen und Sternen.

Ab etwa dem 13-fachen der Jupitermasse sind diese Objekte massiv genug, um dem Schmelzen des Kerns standzuhalten – nicht normaler Wasserstoff, sondern Deuterium. Dies ist auch als „schwerer“ Wasserstoff bekannt; Es ist ein Isotop von Wasserstoff mit einem Proton und einem Neutron im Kern anstelle eines einzelnen Protons. Seine Schmelztemperatur und sein Druck sind niedriger als die Schmelztemperatur und der Druck von Wasserstoff.

Da Deuteriumschmelzen bei einer niedrigeren Masse, Temperatur und einem niedrigeren Druck auftritt, ist es ein Zwischenschritt auf dem Weg zum Wasserstoffschmelzen für Sterne, da sie weiterhin Masse ansammeln. Einige Objekte erreichen diese Masse jedoch nie. Diese sind als Braune Zwerge bekannt.

Für eine Weile nach ihrer Existenz 1995 bestätigtEs war nicht bekannt, ob Braune Zwerge unterdurchschnittliche Sterne oder übermäßig ehrgeizige Planeten waren. Aber verschiedene Studien haben gezeigt, dass sie sich bilden genau wie die Sterne, eher kollabierende Wolken als Akkretion des Herzens. Und einige Braune Zwerge sind sogar unter der Masse, um Deuterium zu verbrennen, das von Planeten nicht zu unterscheiden ist.

Jupiter befindet sich genau an der unteren Massengrenze für kollabierende Wolken. Die kleinste Masse eines Wolkenkollapsobjekts wurde geschätzt über eine Masse von Jupiter. Wenn sich Jupiter infolge der zusammenbrechenden Wolken gebildet hätte, könnte dies als ein versagender Stern angesehen werden.

Aber NASA Juno-Sondendaten legen nahe, dass Jupiter mindestens einmal einen festen Kern hatte – und dies stimmt besser mit dem überein Kernakkretion Trainingsmethode.

Die Modellierung legt nahe, dass die Obergrenze für eine Planetenmasse, die sich durch Kernakkretion bildet, ist weniger als das Zehnfache der Masse des Jupiter – Nur ein paar Massen Jupiter, die vor einer Deuteriumfusion zurückschrecken.

Jupiter ist also kein gescheiterter Stern. Aber wenn wir darüber nachdenken, warum dies nicht der Fall ist, können wir besser verstehen, wie der Kosmos funktioniert. Außerdem ist Jupiter ein gestreiftes, stürmisches, wirbelndes Butterscotch-Wunder für sich. Und ohne es sind wir Menschen vielleicht konnte es gar nicht existieren.

Dies ist jedoch eine andere Geschichte, die zu einem anderen Zeitpunkt erzählt werden muss.