Hvordan adskiller man en ægte stjerne fra universets stjerneskikkelser? Efter ti års indsamling af data tror astronomen Trent Dupuy, at han endelig har svaret.
Med så mange objekter, som man ved befinder sig i den mærkelige mellemting mellem kæmpeplaneter og små stjerner, har forskerne kæmpet for at koge det ned til et enkelt svar. Det, Dupuy koger det ned til, er masse.
“Masse er stjerners vigtigste egenskab, fordi den dikterer, hvordan deres liv vil forløbe,” forklarede Dupuy fra University of Texas i Austin på American Astronomical Societys sommermøde tidligere på måneden.
Vi nyder godt af det her på Jorden, da vores sol befinder sig i stjernernes guldlokkezone – dens masse er lige tilpas stor til at opretholde kernefusion i dens kerne i milliarder af år. Det har skabt betingelserne for, at livet har kunnet udvikle sig på vores planet.
Men det er ikke alt i galaksen, der er så rart og stabilt. Mere massive stjerner brænder deres atombrændstof hurtigere af, dør unge og går ud med et voldsomt brag i form af en supernova.
Mindre massive objekter, som brune dværge, er som stjerneløbere, der besidder mere masse end en planet, men ikke nok masse til at være en fuldgyldig stjerne.
Ofte omtales de som fejlslagne stjerner og er allestedsnærværende i hele universet, men deres overordentlig svage glød gør disse objekter vanskelige at studere.
Disse gådefulde objekter, hvis eksistens først blev foreslået for 50 år siden, hjælper med at bygge bro mellem stjerner og planeter, men det var først for nylig, at astronomer begyndte at studere dem i stor detalje.
“Når vi kigger op og ser stjernerne skinne om natten, ser vi kun en del af historien,” forklarer Dupuy.
“Det er ikke alt, der kunne blive en stjerne, der ‘bliver det’, og det er lige så vigtigt at finde ud af, hvorfor denne proces nogle gange mislykkes, som det er lige så vigtigt at forstå, når den lykkes.”
Stjerner som Solen lyser som følge af kernereaktioner, der konstant omdanner forsyningen af brint i deres kerne til helium.
Disse samme reaktioner bestemmer, hvor lysstærk en stjerne lyser – jo varmere kernen er, jo mere intens er reaktionen, og jo lysere bliver stjernens overflade efterfølgende. Som forventet er mindre massive stjerner svagere på grund af de koldere kerner, som producerer langsommere reaktioner.
Lad dig ikke narre af navnet – brune dværge er ikke altid brune. Disse stjernemønstre er faktisk røde, når de dannes, og bliver derefter sorte, når de langsomt uddør i løbet af trillioner af år.
Det skyldes, at selv om brune dværge vejer mere end selv den største planet, har de så lidt masse, at deres centrum ikke er varmt nok til at opretholde atomreaktioner.
I 1960’erne fremsatte astronomer en teori om, at der må være en massegrænse for fusion.
“Under denne grænse er der ikke til at genopfylde den energi, der konstant bliver udstrålet ud i rummet,” forklarede Dupuy på sin AAS-session. “Objekter med en given masse under denne grænse ville simpelthen afkøle for evigt.”
Tidligere undersøgelser af stjernernes udvikling har antydet, at grænsen mellem røde dværge (de mindste stjerner) og brune dværge lå omkring 75 Jupitermasser (eller ca. 7-8 procent af Solen). Men indtil nu er hans måling aldrig blevet direkte bekræftet.
Dupuy og Michael Lui fra University of Hawaii har brugt de sidste 10 år på at studere 31 binære par af brune dværge med hjælp fra de kraftigste teleskoper på Jorden – Keck-observatoriet og Canada-France-Hawaii-teleskopet – samt en del input fra Hubble.
Gennem at analysere et årtis billedmateriale har Dupuy og Liu skabt den første store stikprøveundersøgelse af brune dværgers masse.
Ifølge Dupuy skal et objekt veje hvad der svarer til 70 Jupitere for at kunne udløse kernefusion og blive en stjerne, hvilket er lidt mindre end tidligere foreslået.
Duoen fastslog også, at der er en temperaturgrænse, hvor ethvert objekt, der er koldere end 1.600 Kelvin (ca. 1.315 Celsius og 2.400 grader Fahrenheit), klassificeres som en brun dværg.
Undersøgelsen vil hjælpe astronomer til bedre at forstå de betingelser, under hvilke stjerner dannes og udvikler sig – eller i tilfælde af brune dværge, mislykkes.
Det kan også give ny indsigt i planetdannelse, da stjernedannelsens succes eller fiasko direkte påvirker de stjernesystemer, som de potentielt kan producere.
Forskningen vil blive offentliggjort i en kommende udgave af The Astrophysical Journal Supplement, og et præprint er tilgængeligt her.