Stjerner har en livscyklus, der strækker sig fra et par millioner til billioner af år. De bliver født, gennemgår forandringer med tiden og når endelig deres ende, da brændstof løber tør for at blive en meget tæt remanent krop. Den udbrændte stjerne kunne være en hvid dværg eller neutronstjerne eller sort hul afhængig af stjernens oprindelige masse.
Livet til en stjerne begynder i stort interstellare skyer af gas og støv i galakse med sammenklumpning af gasser på grund af lav temperatur til lommer med høj densitet. Klumperne samler efterhånden mere og mere stof og vokser. På et tidspunkt kollapser klumper på grund af øget tyngdekraft. Friktionen under kollaps opvarmer sagen, og en babystjerne er født. Dette er protostjernetrin i stjernernes livscyklus.
Sammenbruddet under tyngdekraften fortsætter yderligere. Som et resultat fortsætter temperatur og tryk i kernen med at opbygge sig. Efter millioner af år bliver temperatur og tryk i kernen af protostar høj nok til at tillade brintkerner at smelte sammen. Nuklear fusion frigiver enorme mængder energi, som opvarmer stoffet tilstrækkeligt til at forhindre yderligere kollaps under tyngdekraften. Denne fase, hvor nuklear fusion finder sted stabilt (og den frigivne energi opvarmer stoffet tilstrækkeligt til at forhindre gravitationssammenbrud) er hovedstadiet og den længste fase i en stjernes liv. Stjerner på dette stadie kaldes 'hovedsekvensstjerner', og scenen kaldes 'hovedsekvensstadiet’. Brint er stjernens vigtigste brændstof. Brændstofforbruget afhænger af stjernens masse. En massiv stjerne vil forbruge brændstof i højere hastighed for at frigive tilstrækkelig energi til at forhindre dens kollaps under tyngdekraften.
Når brændstof løber tør, stopper kernefusion, og der er ingen energi til at opvarme materialer for at afbalancere tyngdekraften, og kernen kollapser under tyngdekraften og efterlader en kompakt remanent. Dette er slutningen på stjernen. Den døde stjerne bliver enten hvid dværg eller neutronstjerne eller sort hul afhængig af massen af den oprindelige stjerne.
Når massen af den oprindelige stjerne er mindre end 8 gange solens masse (<8 M⦿), bliver det til en hvid dværg. Den døde stjerne bliver til en neutronstjerne, når massen af den oprindelige stjerne er mellem 8 og 20 solmasser (8 M⦿ < M < 20 M⦿), mens stjerner tungere end 20 solmasser (>20 M⦿) blive sorte huller når brændstof løber tør.
Brune dværge (BD'er)
Stjerner nå 'kernefusionsstadiet' eller 'hovedsekvensstadiet' i deres livscyklus. Hvad hvis et himmelobjekt danner sig som en stjerne, men ikke når dette stadie?
Brune dværge begynder som en stjerne, bliver tæt nok til at kollapse under dens tyngdekraft, men dens kerne bliver aldrig tilstrækkelig tæt og varm til at igangsætte kernefusion og bliver derfor aldrig en sand stjerne. Disse objekter ligner både stjerner og planeter.
Sorte dværge er mindre end stjernerne, men stadig meget større end planeter. Nogle mindre er sammenlignelige i størrelse med planeter. Den mindste kendte er omkring syv gange størrelsen af Jupiter.
Sorte dværge er vigtige for modellen for stjernedannelse i interstellare skyer af gasser og støv. Der gøres forsøg på at bestemme de mindste kroppe, der dannes på en stjernelignende måde.
Den mindste brune dværg
For nylig undersøgte forskere midten af den stjernedannende hob IC 348, der ligger omkring 1,000 lysår væk ved hjælp af James Webb Space Telescope (JWST). Baseret på fotometri af objekterne identificerede holdet tre sorte dværg-kandidater. En af dem er kun tre til fire gange større end Jupiters masse, hvilket gør den til den hidtil mindste sorte dværg.
En sort dværg tre gange Jupiter-massen ville være 300 gange mindre solen. Hvordan en sådan lille sort dværg kunne dannes på en stjernelignende måde, er svært at forklare, fordi en lille interstellar sky normalt ikke ville kollapse og give anledning til en sort dværg på grund af dens svage tyngdekraft. En sådan lille sort dværg udgør således en udfordring før de nuværende modeller for stjernedannelse.
***
Referencer:
- Luhman KL, et al 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, bind 167, nummer 1. Udgivet 13. december 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- NASAs Webb identificerer den mindste fritsvævende brune dværg. Opslået 13. december 2023. Tilgængelig på https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
