De ce planeta Jupiter nu s-a transformat în stea?

Cea mai mică stea cunoscută din galaxia Calea Lactee se numește EBRM J0555-57Ab, o pitică roșie aflată la 600 de ani-lumină distanță. Având o rază medie de aproximativ 59.000 de kilometri, aceasta este doar puţin mai mare decât planeta Saturn.

EBRM J0555-57Ab este cea mai mică stea cunoscută care poate susţine fuziunea hidrogenului în nucleul său, acesta fiind procesul care menține stelele arzând până când rămân fără combustibil.

În Sistemul Solar există două obiecte mai mari decât această stea specială. Unul este Soarele, evident, iar celălalt este planeta Jupiter a cărei rază medie este de 69.911 kilometri.

Deci, de ce este Jupiter o planetă și nu o stea?

Răspunsul scurt este simplu: Jupiter nu are o masă suficientă pentru fuziunea hidrogenul în heliu.

EBRM J0555-57Ab are o masă de aproximativ 85 de ori mai mare decât masa lui Jupiter. Dacă ar fi avut o masă mai mică atunci fuziunea hidrogenului nu s-ar fi produs.

Dacă Sistemul Solar ar fi fost diferit, atunci Jupiter s-ar fi putut transforma într-o stea?

Jupiter și Soarele sunt mai asemănătoare decât ne-am putea aştepta

Chiar dacă Jupiter nu poate fi stea, masa sa este de 2,5 ori mai mare decât cea a celorlalte planete din Sistemul Solar.

Fiind un gigant gazos, Jupiter are o densitate foarte scăzută: în jur de 1,33 grame pe centimetru cub. Densitatea Pământului este de 5,51 grame pe centimetru cub.

Planeta Jupiter. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

Este interesant să remarcăm asemănările dintre Jupiter și Soare.

Densitatea Soarelui este de 1,41 grame pe centimetru cub, în condițiile în care cele două obiecte cosmice sunt foarte asemănătoare din punct de vedere al compoziţiei.

Masa Soarelui este reprezentată de aproximativ 71% hidrogen și 27% heliu, iar masa lui Jupiter reprezintă 73% hidrogen și 24% heliu.

Din acest motiv, Jupiter este uneori numită stea eșuată.

Jupiter şi satelitul său Io. Credit: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab

Stelele și planetele se formează prin două mecanisme foarte diferite.

Stelele se nasc atunci când un nod dens de materie dintr-un nor molecular interstelar se prăbușește sub propria gravitație şi se roteşte pe măsură ce intră într-un proces denumit colaps gravitaţional.

Pe măsură ce se rotește, materia din jurul acestui nod se acumulează într-un disc de acreție stelară.

Prin creșterea masei și gravitației, nucleul protostelei se comprimă tot mai mult devenind din ce în ce mai fierbinte. În cele din urmă, acesta devine atât de comprimat și de fierbinte încât se aprinde și fuziunea termonucleară începe.

Conform înțelegerii noastre despre formarea stelelor, din materia rămasă din discul de acreție stelară se formează planetele.

Astronomii cred că în cazul unor giganți gazoși precum Jupiter, procesul de acreție planetară începe cu mici bucăți de rocă înghețată și praf din discul de acreţie stelară. Pe măsură ce orbitează protosteaua, aceste bucăți de materie încep să se ciocnească, contopindu-se între ele ca urmare a electricităţii statice.

În cele din urmă, masa aceste pâlcuri în creștere poate ajunge până la aproximativ 10 mase terestre, astfel încât o cantitate tot mai mare de gaz din discul înconjurător este atrasă gravitațional.

Din acel moment, Jupiter a crescut treptat până la masa sa actuală, care este de aproximativ 318 ori masa Pământului și 0,001 din masa Soarelui. Odată ce a acumulat toată materia disponibilă din jurul său, Jupiter s-a oprit din creștere fără să ajungă la masa necesară pentru fuziunea hidrogenului.

În concluzie, Jupiter nu a fost niciodată suficient de masiv pentru a deveni o stea.

Jupiter are o compoziție similară cu a Soarelui nu pentru că a fost o „stea eșuată”, ci pentru că s-a născut din același nor de gaz molecular care a dat naștere Soarelui.

Adevăratele stele eșuate

Există o clasă diferită de obiecte care pot fi considerate „stele eșuate”. Acestea sunt piticele brune care acoperă intervalul dintre giganții gazoși și stele.

Pornind de la o masă de aproximativ 13 ori masa lui Jupiter, aceste obiecte sunt suficient de masive pentru a susţine fuziunea nucleară în nucleul lor, dar nu a hidrogenului normal, ci a deuteriului. Temperatura și presiunea de fuziune sunt în acest caz mai mici decât temperatura și presiunea necesare pentru fuziunea hidrogenului.

Deoarece masa, temperatura și presiunea sunt mai mici în acest caz, fuziunea deuteriului este un pas intermediar pe drumul spre fuziunea hidrogenului pentru stele, pe măsură ce acestea continuă să acumuleze masă.

Unele obiecte nu ating niciodată acea masă, acestea fiind cunoscute sub numele de pitice brune.

După ce existența lor a fost confirmată în anul 1995, piticele brune au fost considerate stele eşuate sau planete uriaşe, dar mai multe studii au demonstrat că acestea se formează la fel ca stelele, prin colapsul gravitațional al unui nor molecular, mai degrabă decât prin acreția specifică planetelor.

Unele pitice brune au o masă mai mică celei necesare pentru arderea deuteriului, ceea ce le face imposibil de distins de planete.

Jupiter se află chiar la limita de masă inferioară pentru colapsul norului. Cea mai mică masă a unui obiect format prin colapsul gravitaţional al unui nor molecular a fost estimată ca fiind egală cu masa lui Jupiter.

Dacă Jupiter s-ar fi format din colapsul unui nor, atunci ar putea fi considerat o stea eșuată. Cu toate acestea, datele obţinute de sonda Juno, lansată de NASA, sugerează că Jupiter a avut un nucleu solid ceea ce sprijină scenariul acreției planetare.

Modelarea computerizată sugerează că limita superioară pentru o masă planetară, care se formează prin acreția planetară, este mai mică de 10 ori masa lui Jupiter.

În concluzie, Jupiter nu este o stea eșuată, dar gândindu-ne de ce nu este putem înțelege mai bine cum funcționează cosmosul.

În plus, fără Jupiter poate că noi, oamenii, nici măcar nu am fi existat.

Traducere după Jupiter Is Bigger Than Some Stars, So Why Didn’t We Get a Second Sun?