Stjerner har en livssyklus som strekker seg fra noen få millioner til billioner av år. De blir født, gjennomgår forandringer med tiden og møter til slutt slutten når drivstoffet går tom for å bli en veldig tett remanent kropp. Den utbrente stjernen kan være en hvit dverg eller en nøytronstjerne eller en svart hull avhengig av stjernens opprinnelige masse.
Livet til en stjerne begynner i stort interstellare skyer av gass og støv i galakse med klumping av gasser på grunn av lav temperatur til lommer med høy tetthet. Klumpene samler gradvis mer og mer materie og vokser. På et tidspunkt kollapser klumper på grunn av økt gravitasjonskraft. Friksjonen under kollaps varmer opp saken og en babystjerne blir født. Dette er protostjernestadiet i stjernens livssyklus.
Kollapsen under tyngdekraften fortsetter videre. Som et resultat fortsetter temperatur og trykk i kjernen å bygge seg opp. Etter millioner av år blir temperatur og trykk i kjernen av protostar høy nok til å la hydrogenkjerner smelte sammen. Kjernefysisk fusjon frigjør enorme mengder energi som varmer opp stoffet tilstrekkelig til å forhindre ytterligere kollaps under tyngdekraften. Dette stadiet når kjernefysisk fusjon finner sted stabilt (og den frigjorte energien varmer opp materien tilstrekkelig til å forhindre gravitasjonskollaps) er hovedstadiet og den lengste fasen i livet til en stjerne. Stjerner på dette stadiet kalles 'hovedsekvensstjerner' og scenen kalles 'hovedsekvensstadiet’. Hydrogen er hoveddrivstoffet til stjernen. Drivstofforbruket avhenger av massen til stjernen. En massiv stjerne vil forbruke drivstoff med høyere hastighet for å frigjøre tilstrekkelig energi til å forhindre at den kollapser under tyngdekraften.
Når drivstoffet går tom, stopper kjernefysisk fusjon og det er ingen energi til å varme opp materialer for å balansere tyngdekraften og kjernen kollapser under tyngdekraften, og etterlater en kompakt remanent. Dette er slutten på stjernen. Den døde stjernen blir enten hvit dverg eller nøytronstjerne eller svart hull avhengig av massen til den opprinnelige stjernen.
Når massen til den opprinnelige stjernen er mindre enn 8 ganger massen til solen (<8 M⦿), blir det en hvit dverg. Den døde stjernen blir en nøytronstjerne når massen til den opprinnelige stjernen er mellom 8 og 20 solmasser (8 M⦿ < M < 20 M⦿) mens stjerner tyngre enn 20 solmasser (>20 M⦿) bli svarte hull når drivstoffet går tom.
Brune dverger (BD-er)
Stjerner nå 'kjernefusjonsstadiet' eller 'hovedsekvensstadiet' i livssyklusen. Hva om et himmelobjekt dannes som en stjerne, men ikke klarer å nå dette stadiet?
Brune dverger begynner som en stjerne, blir tette nok til å kollapse under tyngdekraften, men kjernen blir aldri tilstrekkelig tett og varm til å starte kjernefysisk fusjon og blir derfor aldri en ekte stjerne. Disse objektene ligner i funksjoner på både stjerner og planeter.
Svarte dverger er mindre enn stjernene, men fortsatt mye større enn planeter. Noen mindre er sammenlignbare i størrelse med planeter. Den minste kjente er omtrent syv ganger størrelsen på Jupiter.
Svarte dverger er viktige for modellen for stjernedannelse i interstellare skyer av gasser og støv. Det gjøres forsøk på å bestemme minste kropper som dannes på en stjernelignende måte.
Den minste brune dvergen
Nylig undersøkte forskere sentrum av den stjernedannende klyngen IC 348 som ligger omtrent 1,000 lysår unna ved hjelp av James Webb Space Telescope (JWST). Basert på fotometri av objektene identifiserte teamet tre svarte dvergkandidater. En av dem er bare tre til fire ganger massen til Jupiter, noe som gjør den til den minste svarte dvergen som er kjent så langt.
En svart dverg tre ganger Jupiter-massen ville være 300 ganger mindre enn solen. Hvordan en så liten svart dverg kunne dannes på en stjernelignende måte er vanskelig å forklare fordi en liten interstellar sky normalt ikke ville kollapset for å gi opphav til en svart dverg på grunn av dens svake tyngdekraft. Dermed utgjør en så liten svart dverg en utfordring før dagens modeller for stjernedannelse.
***
Referanser:
- Luhman KL, et al 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Number 1. Publisert 13. desember 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- NASAs Webb identifiserer den minste frittflytende brune dvergen. Lagt ut 13. desember 2023. Tilgjengelig på https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
