Stars hafa lífsferil sem spannar nokkrar milljónir til trilljóna ára. Þeir fæðast, verða fyrir breytingum með tímanum og loks mæta þeim endalokum þegar eldsneyti klárast og verða að mjög þéttum lífverum. Útbrennda stjarnan gæti verið a hvítur dvergur eða nifteindastjarna eða svarthol fer eftir upprunalegum massa stjörnunnar.
Líf a stjörnu byrjar í stórum stíl millistjörnuský af gasi og ryki í Galaxy með klumpingu lofttegunda vegna lágs hitastigs í vasa með miklum þéttleika. Klessurnar safna smám saman meira og meira efni og stækka. Á einhverjum tímapunkti falla kekkir saman vegna aukins þyngdarafls. Núningurinn við hrun hitar málið og barnastjarna fæðist. Þetta er frumstjörnustig í líftíma stjarna.
Hrunið undir þyngdarafl heldur áfram. Afleiðingin er sú að hitastig og þrýstingur í kjarnanum heldur áfram að hækka. Eftir milljónir ára verða hitastig og þrýstingur í kjarna frumstjörnunnar nógu hátt til að vetniskjarnar geti runnið saman. Kjarnasamruni losar mikið magn af orku sem hitar efnið nægilega upp til að koma í veg fyrir frekara hrun undir þyngdaraflinu. Þetta stig þegar kjarnasamruni á sér stað stöðugt (og losuð orka hitar efnið nægilega upp til að koma í veg fyrir hrun þyngdarafls) er aðalstigið og lengsti áfanginn í lífi stjörnu. Stjörnur á þessu stigi eru kallaðar „aðallstjörnur“ og sviðið kallað „aðalröð stigi’. Vetni er helsta eldsneyti stjörnunnar. Hraði eldsneytisnotkunar fer eftir massa stjörnunnar. Massíf stjarna mun neyta eldsneytis á meiri hraða til að losa nægilega orku til að koma í veg fyrir að hún falli undir þyngdarafl.
Þegar eldsneyti klárast stöðvast kjarnasamruni og engin orka er til að hita efni til að jafna þyngdarkraftinn og kjarninn hrynur saman undir þyngdaraflinu og skilur eftir sig þéttan leif. Þetta er endir stjörnunnar. Dauða stjarnan verður annað hvort hvítur dvergur eða nifteindastjarna eða svarthol fer eftir massa upprunalegu stjörnunnar.
Þegar massi upprunalegu stjörnunnar er minna en 8 sinnum massi sólar (<8 M⦿), það verður a hvítur dvergur. Dauða stjarnan verður að nifteindastjörnu þegar massi upprunalegu stjörnunnar er á bilinu 8 til 20 sólmassar (8 M⦿ < M < 20 M⦿) en stjörnur þyngri en 20 sólmassar (>20 M⦿) orðið svarthol þegar eldsneyti klárast.
Brúnir dvergar (BD)
Stars ná „kjarnorkusamrunastigi“ eða „aðalraðarstigi“ á lífsferli sínum. Hvað ef himneskur hlutur myndast eins og stjarna en nær ekki þessu stigi?
Brúnir dvergar byrja eins og stjarna, verða nógu þéttir til að hrynja saman undir þyngdarafli hennar en kjarni þeirra verður aldrei nægilega þéttur og heitur til að hefja kjarnasamruna og verða því aldrei sann stjarna. Þessi fyrirbæri eru svipuð að eiginleikum og bæði stjörnur og plánetur.
Svartir dvergar eru minni en stjörnurnar en samt miklu stærri en þær plánetur. Sumir smærri eru sambærilegir að stærð við plánetur. Sá minnsti sem vitað er um er um sjö sinnum stærri en Júpíter.
Svartir dvergar eru mikilvægir fyrir líkan af stjörnumyndun í millistjörnuskýjum af lofttegundum og ryki. Reynt er að finna minnstu líkama sem myndast á stjörnulíkan hátt.
Minnsti brúni dvergurinn
Nýlega könnuðu vísindamenn miðju stjörnumyndandi þyrpingarinnar IC 348 í um 1,000 ljósára fjarlægð með því að nota James Webb geimsjónauki (JWST). Á grundvelli ljósmælinga á hlutunum greindi teymið þrjá svarta dverga umsækjendur. Einn þeirra er aðeins þrisvar til fjórfaldur massi Júpíters sem gerir hann að minnsta svarta dverg sem vitað er um hingað til.
Svartur dvergur þrisvar sinnum meiri en Júpíter massinn væri 300 sinnum minni sólin. Hvernig svo lítill svartur dvergur gæti myndast á stjörnulíkan hátt er erfitt að útskýra vegna þess að lítið millistjörnuský myndi venjulega ekki hrynja saman og mynda svartan dverg vegna veiks þyngdaraflsins. Þannig er svo lítill svartur dvergur áskorun fyrir núverandi líkön um myndun stjarna.
***
Tilvísanir:
- Luhman KL, et al 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Number 1. Birt 13. desember 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Webb hjá NASA greinir minnstu lausa fljótandi brúna dverg. Birt 13. desember 2023. Fæst á https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
