Jupiter ist größer als einige Sterne. Warum haben wir also keine zweite Sonne bekommen?

(NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)

Der kleinste bekannte Hauptreihenstern in der Milchstraße ist ein echter Kobold.

Es heißt EBLM J0555-57Ab , ein 600 Lichtjahre entfernter Roter Zwerg. Bei einem durchschnittlichen Radius von rund 59.000 Kilometern ist das nur eine Kleinigkeit größer als Saturn . Damit ist er der kleinste bekannte Stern, der in seinem Kern die Wasserstofffusion unterstützt, den Prozess, der Sterne am Brennen hält, bis ihnen der Treibstoff ausgeht.

In unserem Sonnensystem gibt es sie zwei Objekte, die größer sind als dieser kleine Stern. Eine davon ist natürlich die Sonne. Der Andere ist Jupiter , wie eine riesige Kugel Eis, mit einem mittleren Radius von 69.911 Kilometer .



Warum ist Jupiter also ein Planet und kein Stern?

Die kurze Antwort ist einfach: Jupiter hat nicht genug Masse, um Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen. EBLM J0555-57Ab hat etwa die 85-fache Masse des Jupiter und ist damit etwa so leicht, wie ein Stern sein kann – wäre er noch kleiner, wäre er auch nicht in der Lage, Wasserstoff zu fusionieren. Aber wenn unser Sonnensystem anders gewesen wäre, hätte sich Jupiter dann zu einem Stern entzünden können?

Jupiter und Sonne sind sich ähnlicher, als Sie denken

Der Gasriese ist vielleicht kein Stern, aber Jupiter ist immer noch eine große Sache. Seine Masse ist 2,5 mal das aller anderen Planeten zusammen. Da es sich um einen Gasriesen handelt, hat es nur eine sehr geringe Dichte: etwa 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter; Die Dichte der Erde ist mit 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter etwas mehr als viermal höher als die des Jupiter.

Aber es ist interessant, die Ähnlichkeiten zwischen Jupiter und der Sonne festzustellen. Die Dichte der Sonne beträgt 1,41 Gramm pro Kubikzentimeter. Und die beiden Objekte sind kompositorisch sehr ähnlich. Nach Gewicht Die Sonne besteht zu etwa 71 Prozent aus Wasserstoff und zu 27 Prozent aus Helium, der Rest besteht aus Spuren anderer Elemente. Jupiter nach Gewicht besteht zu etwa 73 Prozent aus Wasserstoff und zu 24 Prozent aus Helium.

Illustration von Jupiter und seinem Mond Io. (Goddard Space Flight Center/CI Lab der NASA)

Aus diesem Grund wird Jupiter manchmal als gescheiterter Stern bezeichnet.

Aber es ist immer noch unwahrscheinlich, dass Jupiter, wenn er dem Sonnensystem überlassen bleibt, auch nur annähernd ein Stern wird.

Sie sehen, Sterne und Planeten werden durch zwei sehr unterschiedliche Mechanismen geboren. Sterne entstehen, wenn ein dichter Materialklumpen in einer interstellaren Molekülwolke unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht – pouf! Flomph! - sich im Laufe der Zeit in einem Prozess dreht, der als Wolkenkollaps bezeichnet wird. Während es sich dreht, spult es mehr Material aus der ihn umgebenden Wolke in eine stellare Akkretionsscheibe ein.

Wenn die Masse – und damit die Schwerkraft – zunimmt, wird der Kern des Babysterns immer enger zusammengedrückt, wodurch er immer heißer wird. Schließlich wird es so komprimiert und heiß, dass sich der Kern entzündet und die Kernfusion in Gang kommt.

Nach unserem Verständnis der Sternentstehung bleibt eine ganze Menge Akkretionsscheibe übrig, wenn der Stern mit der Akkretion von Material fertig ist. Daraus bestehen die Planeten.

Astronomen gehen davon aus, dass bei Gasriesen wie Jupiter dieser Prozess (Kieselbildung genannt) mit winzigen Brocken aus eisigem Gestein und Staub in der Scheibe beginnt. Während sie den Babystern umkreisen, beginnen diese Materialteile zu kollidieren und durch statische Elektrizität zusammenzukleben. Schließlich erreichen diese wachsenden Klumpen eine ausreichend große Größe – ca 10 Erdmassen - dass sie gravitativ immer mehr Gas aus der umgebenden Scheibe anziehen können.

Von diesem Zeitpunkt an wuchs Jupiter allmählich auf seine aktuelle Masse an – etwa das 318-fache der Erdmasse und das 0,001-fache der Sonnenmasse. Nachdem es das gesamte ihm zur Verfügung stehende Material aufgesaugt hatte – weit entfernt von der für die Wasserstofffusion erforderlichen Masse – hörte es auf zu wachsen.

Jupiter war also nie annähernd so groß geworden, dass er zu einem Stern werden könnte. Jupiter hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Sonne, nicht weil er ein „gescheiterter Stern“ war, sondern weil er aus derselben Wolke molekularen Gases geboren wurde, aus der auch die Sonne hervorgegangen ist.

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

Die wahren gescheiterten Stars

Es gibt eine andere Klasse von Objekten, die als „gescheiterte Sterne“ betrachtet werden können. Das sind die Braunen Zwerge, und sie füllen die Lücke zwischen Gasriesen und Sternen.

Diese Objekte beginnen bei etwa der 13-fachen Masse des Jupiter und sind massiv genug, um eine Kernfusion zu unterstützen – nicht aus normalem Wasserstoff, sondern aus Deuterium. Dies wird auch als „schwerer“ Wasserstoff bezeichnet. Es ist ein Wasserstoffisotop mit einem Proton und einem Neutron im Kern anstelle nur eines einzelnen Protons. Seine Fusionstemperatur und sein Fusionsdruck sind niedriger als die Fusionstemperatur und der Fusionsdruck von Wasserstoff.

Da die Deuteriumfusion bei einer geringeren Masse, Temperatur und einem geringeren Druck stattfindet, ist sie für Sterne ein Zwischenschritt auf dem Weg zur Wasserstofffusion, da sie weiterhin an Masse zunehmen. Aber manche Objekte erreichen nie diese Masse; diese werden als Braune Zwerge bezeichnet.

Für eine Weile nach ihrer Existenz 1995 bestätigt Es war unbekannt, ob Braune Zwerge leistungsschwache Sterne oder überehrgeizige Planeten waren; Aber verschiedene Studien haben gezeigt, dass sie sich bilden genau wie Sterne , eher durch Wolkenkollaps als durch Kernansammlung. Und einige Braune Zwerge liegen sogar unter der Masse für die Deuteriumverbrennung und sind nicht von Planeten zu unterscheiden.

Jupiter liegt genau an der unteren Massengrenze für den Wolkenkollaps; Die kleinste Masse eines Wolkenkollapsobjekts wurde auf geschätzt etwa eine Jupitermasse . Wenn sich Jupiter also aus einem Wolkenkollaps gebildet hätte, könnte man ihn als gescheiterten Stern betrachten.

Aber Daten der Juno-Sonde der NASA deuten darauf hin, dass Jupiter zumindest einmal einen festen Kern hatte – und das stimmt eher mit dem überein Kernansammlung Formationsmethode.

Modellierungen legen nahe, dass die Obergrenze für die Masse eines Planeten, der sich durch Kernakkretion bildet, liegt weniger als das Zehnfache der Masse des Jupiter - nur wenige Jupitermassen von der Deuteriumfusion entfernt.

Jupiter ist also kein gescheiterter Stern. Wenn wir jedoch darüber nachdenken, warum dies nicht der Fall ist, können wir besser verstehen, wie der Kosmos funktioniert. Darüber hinaus ist Jupiter ein gestreifter, stürmisch , wirbelnd Butterscotch-Wunder für sich. Und ohne es, wir Menschen möglicherweise gar nicht existieren konnte .

Das ist jedoch eine andere Geschichte, die ein anderes Mal erzählt werden muss.

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