Stele au un ciclu de viață care se întinde de la câteva milioane până la trilioane de ani. Ei se nasc, suferă schimbări odată cu trecerea timpului și în cele din urmă își ating sfârșitul când combustibilul se epuizează pentru a deveni un corp remanent foarte dens. Steaua arsă ar putea fi o pitic alb sau un stea neutronică sau un gaură neagră în funcție de masa inițială a stelei.
Viața unui stea începe în mare nori interstelari de gaze și praf în galaxie cu aglomerarea gazelor din cauza temperaturii scăzute până la buzunarele de densitate mare. Glumele adună treptat din ce în ce mai multă materie și cresc. La un moment dat, bulgări se prăbușesc din cauza forței gravitaționale crescute. Frecarea din timpul colapsului încălzește materia și se naște o stea. Aceasta este stadiul protostar în ciclul vieții stelare.
Prăbușirea gravitațională continuă mai departe. Ca rezultat, temperatura și presiunea din miez continuă să crească. După milioane de ani, temperatura și presiunea din miezul protostelei devin suficient de ridicate pentru a permite nucleelor de hidrogen să fuzioneze. Fuziunea nucleară eliberează o cantitate imensă de energie care încălzește materia suficient pentru a preveni colapsul în continuare sub gravitație. Această etapă în care fuziunea nucleară are loc stabil (și energia eliberată încălzește suficient materia pentru a preveni colapsul gravitațional) este etapa principală și cea mai lungă fază din viața unei stele. Stelele din această etapă sunt numite „stele din secvența principală”, iar scena se numește „etapa secvenței principale’. Hidrogenul este principalul combustibil al stelei. Rata de consum de combustibil depinde de masa stelei. O stea masivă va consuma combustibil la o rată mai mare pentru a elibera suficientă energie pentru a preveni prăbușirea ei sub gravitație.
Când combustibilul se epuizează, fuziunea nucleară se oprește și nu există energie pentru încălzirea materialelor pentru a echilibra forța gravitațională, iar miezul se prăbușește sub gravitație, lăsând în urmă un remanent compact. Acesta este sfârșitul stelei. Steaua moartă devine fie pitică albă, fie stea neutronă sau gaură neagră în funcție de masa stelei originale.
Când masa stelei originale este mai mică de 8 ori masa soarelui (<8 M⦿), devine a pitic alb. Steaua moartă devine o stea neutronică, atunci când masa stelei originale este între 8 și 20 de mase solare (8 M⦿ < M < 20 M⦿) în timp ce stelele mai grele de 20 de mase solare (>20 M⦿) deveni găuri negre când se epuizează combustibilul.
Pitici brune (BD)
Stele ajung la „etapa de fuziune nucleară” sau „etapa de secvență principală” în ciclul lor de viață. Ce se întâmplă dacă un obiect ceresc se formează ca o stea, dar nu reușește să ajungă în acest stadiu?
Piticile brune încep ca o stea, devin suficient de dense pentru a se prăbuși sub gravitația sa, dar miezul său nu devine niciodată suficient de dens și fierbinte pentru a iniția fuziunea nucleară, deci nu devin niciodată o stea adevărată. Aceste obiecte sunt similare ca caracteristici atât cu stelele, cât și planete.
Piticii negre sunt mai mici decât stelele, dar totuși mult mai mari decât planete. Unele mai mici sunt comparabile ca mărime cu planete. Cel mai mic cunoscut este de aproximativ șapte ori dimensiunea lui Jupiter.
Piticile negre sunt importante pentru modelarea formării stelelor în norii interstelari de gaze și praf. Se încearcă să se determine cele mai mici corpuri care se formează într-o manieră asemănătoare stelelor.
Cea mai mică pitică brună
Recent, cercetătorii au cercetat centrul clusterului formator de stele IC 348 situat la aproximativ 1,000 de ani lumină depărtare folosind Telescopul spațial James Webb (JWST). Pe baza fotometriei obiectelor, echipa a identificat trei candidați pitice negre. Una dintre ele are doar de trei până la patru ori masa lui Jupiter, ceea ce o face cea mai mică pitică neagră cunoscută până acum.
O pitică neagră de trei ori masa lui Jupiter ar fi de 300 de ori mai mică decât soarele. Modul în care s-ar putea forma o astfel de pitică neagră într-o manieră asemănătoare stelelor este dificil de explicat, deoarece un nor mic interstelar nu s-ar prăbuși în mod normal pentru a da naștere unei pitice negre din cauza gravitației sale slabe. Astfel, o astfel de pitică neagră mică reprezintă o provocare înaintea modelelor actuale de formare a stelelor.
***
Referinte:
- Luhman KL, et al 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volumul 167, Numărul 1. Publicat 13 decembrie 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Webb de la NASA identifică cel mai mic pitic maro care plutește liber. Postat pe 13 decembrie 2023. Disponibil la https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
