Hogyan lehet megkülönböztetni egy igazi csillagot az Univerzum csillag-utánzatától? Egy évtizedes adatgyűjtés után Trent Dupuy csillagász úgy gondolja, hogy végre megvan a válasz.
Mivel annyi objektumról tudjuk, hogy az óriásbolygók és a parányi csillagok közötti furcsa középmezőben helyezkedik el, a tudósok nehezen tudtak egyszerű választ adni. Dupuy a tömegre vezeti vissza a kérdést.
“A tömeg a csillagok legfontosabb tulajdonsága, mert ez határozza meg, hogyan fog lefolyni az életük” – magyarázta Dupuy, az austini Texasi Egyetem munkatársa az Amerikai Csillagászati Társaság nyári ülésén e hónap elején.
Ez itt a Földön is előnyünkre válik, mivel a Napunk a csillagok aranyzónájában van – a tömege éppen megfelelő ahhoz, hogy a magjában a magfúzió évmilliárdokon át fennmaradjon. Ez biztosította a feltételeket az élet kialakulásához és fejlődéséhez a bolygónkon.
De a galaxisban nem minden ilyen szép és stabil. A nagyobb tömegű csillagok gyorsabban elégetik a nukleáris üzemanyagukat, fiatalon elpusztulnak, és heves robbanással, szupernóva formájában kialszanak.
A kisebb tömegű objektumok, mint például a barna törpék, olyanok, mint a csillagcsemeték, több tömeggel rendelkeznek, mint egy bolygó, de nem elég tömegűek ahhoz, hogy kifejlett csillagokká váljanak.
Gyakran nevezik őket bukott csillagoknak, és mindenütt jelen vannak az Univerzumban, de rendkívül halvány fényük miatt ezeket az objektumokat nehéz tanulmányozni.
Először 50 évvel ezelőtt feltételezték létezésüket, és ezek a rejtélyes objektumok segítenek áthidalni a csillagok és bolygók közötti szakadékot, de a csillagászok csak a közelmúltban kezdték nagy részletességgel tanulmányozni őket.
“Amikor felnézünk és látjuk az éjszaka ragyogó csillagokat, a történetnek csak egy részét látjuk” – magyarázza Dupuy.
“Nem minden, ami csillag lehet, “sikerül”, és annak kiderítése, hogy ez a folyamat néha miért nem sikerül, ugyanolyan fontos, mint annak megértése, mikor sikerül.”
A Naphoz hasonló csillagok olyan nukleáris reakciók eredményeként ragyognak, amelyek folyamatosan héliummá alakítják a magjukban lévő hidrogénkészletet.
Ugyanezek a reakciók határozzák meg, hogy egy csillag mennyire ragyog – minél forróbb a mag, annál intenzívebb a reakció, és ennek következtében annál fényesebb lesz a csillag felszíne. Ahogy az várható volt, a kisebb tömegű csillagok halványabbak a hűvösebb magok miatt, amelyek lassabb reakciókat produkálnak.
Ne hagyjuk, hogy a név megtévesszen bennünket – a barna törpék nem mindig barnák. Ezek a csillagok valójában vörösek, amikor kialakulnak, majd feketévé válnak, ahogy lassan, évbilliók alatt elpárolognak.
Ez azért van, mert annak ellenére, hogy a barna törpék még a legnagyobb bolygóknál is nagyobb tömegűek, olyan kevés tömegük van, hogy a középpontjuk nem elég forró a nukleáris reakciók fenntartásához.
A hatvanas években a csillagászok elmélete szerint a fúziónak kell lennie egy tömeghatárnak.
“E határ alatt nem lehet feltölteni azt az energiát, amit folyamatosan kisugároznak az űrbe” – magyarázta Dupuy az AAS ülésén. “Az adott tömegű objektumok e határ alatt egyszerűen örökre lehűlnének.”
A csillagfejlődés korábbi tanulmányai szerint a vörös törpék (a legkisebb csillagok) és a barna törpék közötti határ 75 Jupiter-tömeg (vagy a Nap nagyjából 7-8 százaléka) körül volt. Mostanáig azonban a mérését közvetlenül soha nem erősítették meg.
Dupuy és Michael Lui a Hawaii Egyetemről az elmúlt 10 évben 31 barna törpe kettős párját tanulmányozta a Föld legerősebb teleszkópjai – a Keck Obszervatórium és a Kanada-Franciaország-Hawaii Teleszkóp – segítségével, valamint a Hubble némi hozzájárulásával.
Egy évtizednyi képanyag elemzésével Dupuy és Liu létrehozták az első nagy mintán alapuló tanulmányt a barna törpék tömegéről.
Dupuy szerint egy objektumnak 70 Jupiterrel egyenértékű tömegűnek kell lennie ahhoz, hogy a magfúzió beinduljon és csillaggá váljon, ami valamivel kevesebb, mint amit korábban feltételeztek.
A duó azt is megállapította, hogy van egy hőmérsékleti határérték: minden 1600 kelvinnél (kb. 1315 Celsius-fok, 2400 Fahrenheit-fok) hidegebb objektum barna törpének minősül.
A tanulmány segít a csillagászoknak jobban megérteni a csillagok kialakulásának és fejlődésének – vagy a barna törpék esetében a bukásának – körülményeit.
Ez új betekintést nyújthat a bolygóképződésbe is, mivel a csillagkeletkezés sikere vagy kudarca közvetlen hatással van azokra a csillagrendszerekre, amelyeket potenciálisan létrehozhatnak.
A kutatás a The Astrophysical Journal Supplement egy következő számában fog megjelenni, az előzetes nyomtatás pedig itt érhető el.
A kutatás a The Astrophysical Journal Supplement egy következő számában fog megjelenni.