Júpiter es más grande que algunas estrellas, entonces, ¿por qué no obtuvimos un segundo sol?

La estrella de secuencia principal más pequeña conocida en la Vía Láctea es un verdadero sprite de una cosa.

Se llama EBLM J0555-57Ab, una enana roja a 600 años luz de distancia. Con un alcance promedio de alrededor de 59,000 kilómetros, es solo una pizca más grande que Saturno. Esto la convierte en la estrella más pequeña conocida que soporta la fusión de hidrógeno en su núcleo, el proceso que mantiene a las estrellas en llamas hasta que se quedan sin combustible.

En nuestro Sistema Solar hay Dos objetos más grandes que esta pequeña estrella. Uno es el sol, por supuesto. El otro es Júpiter, como una bola gigante de helado, que llega con un radio medio de 69.911 kilómetros.

Entonces, ¿por qué Júpiter es un planeta y no una estrella?

La respuesta corta es simple: Júpiter no tiene suficiente masa para fusionar hidrógeno en helio. EBLM J0555-57Ab tiene aproximadamente 85 veces la masa de Júpiter, casi tan ligera como puede ser una estrella; si fuera más baja, ni siquiera podría fusionar hidrógeno. Pero si nuestro sistema solar hubiera sido diferente, ¿podría Júpiter haberse incendiado en una estrella?

Júpiter y el Sol son más similares de lo que piensas

Puede que el gigante gaseoso no sea una estrella, pero Júpiter sigue siendo un gran problema. Su masa es 2,5 veces la de todos los demás planetas combinados. Es solo que, al ser un gigante gaseoso, tiene una densidad muy baja: alrededor de 1,33 gramos por centímetro cúbico; La densidad de la Tierra, de 5,51 gramos por centímetro cúbico, es poco más de cuatro veces la de Júpiter.

Pero es interesante notar las similitudes entre Júpiter y el Sol. La densidad del Sol es de 1,41 gramos por centímetro cúbico. Y los dos objetos son muy similares desde el punto de vista compositivo. Al por mayor, el Sol contiene aproximadamente un 71% de hidrógeno y un 27% de helio, mientras que el resto está formado por trazas de otros elementos. Júpiter al por mayor contiene aproximadamente un 73% de hidrógeno y un 24% de helio.

Ilustración de Júpiter y su luna Io. (Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / Laboratorio de CI)

Es por esta razón que a veces se llama a Júpiter una estrella fallida.

Pero aún es poco probable que, si se deja en manos de los dispositivos del Sistema Solar, Júpiter se acerque siquiera a convertirse en una estrella.

Las estrellas y los planetas, como ve, nacen a través de dos mecanismos muy diferentes. Las estrellas nacen cuando un denso nudo de material en una nube molecular interestelar colapsa bajo su propia gravedad: ¡otomana! flomph! – gira a medida que avanza en un proceso llamado colapso de nubes. A medida que gira, envuelve más material de la nube a su alrededor en un disco de acreción estelar.

A medida que crece la masa, y por lo tanto la gravedad, el núcleo de la estrella bebé se aprieta cada vez más, lo que hace que se caliente cada vez más. Finalmente, se comprime y se calienta, el núcleo se enciende y se inicia la fusión termonuclear.

Según nuestro conocimiento de la formación de estrellas, una vez que la estrella ha terminado de acumular material, queda un disco de acreción completo. De esto están hechos los planetas.

Los astrónomos piensan que, para gigantes gaseosos como Júpiter, este proceso (llamado acreción de guijarros) comienza con pequeños trozos de roca helada y polvo en el disco. A medida que orbitan alrededor de la pequeña estrella, estas piezas de material comienzan a chocar y se unen con electricidad estática. Eventualmente, estos grupos crecientes alcanzan un tamaño bastante grande, alrededor de 10 masas de tierra – que puede atraer gravitacionalmente más y más gas del disco circundante.

Desde ese punto, Júpiter creció gradualmente hasta su masa actual: aproximadamente 318 veces la masa de la Tierra y 0,001 veces la masa del Sol. Una vez que absorbió todo el material a su disposición, a cierta distancia de la masa requerida para la fusión. hidrógeno – dejó de crecer.

Por lo tanto, Júpiter nunca estuvo cerca de volverse lo suficientemente masivo como para convertirse en una estrella. Júpiter tiene una composición similar a la del Sol, no porque sea una «estrella fallida», sino porque nació de la misma nube de gas molecular que dio a luz al Sol.

(NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran / Flickr / CC-BY-2.0)

Las verdaderas estrellas fallidas

Hay una clase diferente de objetos que pueden considerarse «estrellas fallidas». Estas son las enanas marrones y llenan el espacio entre los gigantes gaseosos y las estrellas.

A partir de 13 veces la masa de Júpiter, estos objetos son lo suficientemente masivos como para soportar la fusión del núcleo, no hidrógeno normal, sino deuterio. Esto también se conoce como hidrógeno «pesado»; es un isótopo de hidrógeno con un protón y un neutrón en el núcleo en lugar de un solo protón. Su temperatura y presión de fusión son más bajas que la temperatura y presión de fusión del hidrógeno.

Debido a que ocurre a una masa, temperatura y presión más bajas, la fusión de deuterio es un paso intermedio en la ruta de fusión del hidrógeno para las estrellas, ya que continúan acumulando masa. Pero algunos objetos nunca alcanzan esa masa; estas se conocen como enanas marrones.

Durante un tiempo después de que su existencia confirmado en 1995no se sabía si las enanas marrones eran estrellas de bajo rendimiento o planetas demasiado ambiciosos; pero Varios estudios han demostrado que están formados como las estrellas, por el colapso de la nube más que por la acumulación del núcleo. Y algunas enanas marrones están incluso por debajo de la masa para la quema de deuterio, indistinguibles de los planetas.

Júpiter está justo en el límite de masa inferior para el colapso de las nubes; la masa más pequeña de un objeto de nube que colapsa se estimó en sobre una masa de Júpiter. Entonces, si Júpiter se hubiera formado a partir del colapso de las nubes, podría considerarse una estrella fallida.

Pero datos de la sonda Juno de la NASA sugieren que, al menos una vez, Júpiter tuvo un núcleo sólido, y esto es más consistente con la acreción del núcleo método de entrenamiento.

El modelado sugiere que el límite superior para la masa de un planeta, que se forma a través de la acumulación del núcleo, es menos de 10 veces la masa de Júpiter – solo unas pocas masas de Júpiter antes de la fusión del deuterio.

Por tanto, Júpiter no es una estrella fallida. Pero pensar en por qué no lo es puede ayudarnos a comprender mejor cómo funciona el cosmos. Además, Júpiter es una maravilla de caramelo rayada, tormentosa y arremolinada por derecho propio. Y sin ella, los humanos puede que ni siquiera haya existido.

Pero esa es otra historia, que se contará en otro momento.