Ηθοποιοί έχουν έναν κύκλο ζωής που εκτείνεται από μερικά εκατομμύρια έως τρισεκατομμύρια χρόνια. Γεννιούνται, υφίστανται αλλαγές με το πέρασμα του χρόνου και τελικά καταλήγουν στο τέλος τους όταν τελειώνουν τα καύσιμα για να γίνουν ένα πολύ πυκνό υπολειμματικό σώμα. Το καμένο αστέρι θα μπορούσε να είναι α άσπρος νάνος ή ένα αστέρι νετρονίων ή ένα μαύρη τρύπα ανάλογα με την αρχική μάζα του αστεριού.
Η ζωή του α αστέρι αρχίζει σε μεγάλο βαθμό διαστρικά σύννεφα αερίου και σκόνης στο γαλαξίας με συσσώρευση αερίων λόγω χαμηλής θερμοκρασίας σε θύλακες υψηλής πυκνότητας. Οι συστάδες συγκεντρώνουν σταδιακά όλο και περισσότερη ύλη και μεγαλώνουν. Σε κάποιο σημείο, οι συστάδες καταρρέουν λόγω της αυξημένης βαρυτικής δύναμης. Η τριβή κατά τη διάρκεια της κατάρρευσης θερμαίνει την ύλη και γεννιέται ένα μωρό αστέρι. Αυτό είναι στάδιο πρωτοσταρ στον αστρικό κύκλο ζωής.
Η κατάρρευση υπό τη βαρύτητα συνεχίζεται περαιτέρω. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία και η πίεση στον πυρήνα συνεχίζουν να αυξάνονται. Μετά από εκατομμύρια χρόνια, η θερμοκρασία και η πίεση στον πυρήνα του πρωτοάστρου γίνονται αρκετά υψηλές ώστε να επιτρέπουν στους πυρήνες του υδρογόνου να συντηχθούν. Η πυρηνική σύντηξη απελευθερώνει τεράστια ποσότητα ενέργειας που θερμαίνει την ύλη αρκετά ώστε να αποτρέψει περαιτέρω κατάρρευση υπό τη βαρύτητα. Αυτό το στάδιο όπου η πυρηνική σύντηξη λαμβάνει χώρα σταθερά (και η απελευθερωμένη ενέργεια θερμαίνει επαρκώς την ύλη για να αποτρέψει τη βαρυτική κατάρρευση) είναι το κύριο στάδιο και η μεγαλύτερη φάση στη ζωή ενός άστρου. Τα αστέρια σε αυτό το στάδιο ονομάζονται «άστρα της κύριας ακολουθίας» και το στάδιο ονομάζεται «στάδιο της κύριας ακολουθίας’. Το υδρογόνο είναι το κύριο καύσιμο του άστρου. Ο ρυθμός κατανάλωσης καυσίμου εξαρτάται από τη μάζα του αστεριού. Ένα τεράστιο αστέρι θα καταναλώνει καύσιμο με υψηλότερο ρυθμό για να απελευθερώσει αρκετή ενέργεια για να αποτρέψει την κατάρρευσή του υπό τη βαρύτητα.
Όταν τελειώνει το καύσιμο, η πυρηνική σύντηξη σταματά και δεν υπάρχει ενέργεια για τη θέρμανση των υλικών για την εξισορρόπηση της δύναμης της βαρύτητας και ο πυρήνας καταρρέει υπό τη βαρύτητα, αφήνοντας πίσω ένα συμπαγές υπόλειμμα. Αυτό είναι το τέλος του αστεριού. Το νεκρό αστέρι γίνεται είτε λευκός νάνος είτε αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα ανάλογα με τη μάζα του αρχικού αστεριού.
Όταν η μάζα του αρχικού αστεριού είναι μικρότερη από 8 φορές τη μάζα του ήλιου (<8 M⦿), γίνεται α άσπρος νάνος. Το νεκρό αστέρι γίνεται αστέρι νετρονίων, όταν η μάζα του αρχικού άστρου είναι μεταξύ 8 και 20 ηλιακές μάζες (8 M⦿ < Μ < 20 Μ⦿) ενώ αστέρια βαρύτερα από 20 ηλιακές μάζες (>20 M⦿) γίνετε μαύρες τρύπες όταν τελειώσει το καύσιμο.
Καφέ νάνοι (BD)
Ηθοποιοί φτάνουν στο «στάδιο πυρηνικής σύντηξης» ή στο «στάδιο κύριας ακολουθίας» στον κύκλο ζωής τους. Τι γίνεται αν ένα ουράνιο αντικείμενο σχηματίζεται σαν αστέρι αλλά δεν καταφέρει να φτάσει σε αυτό το στάδιο;
Οι καφέ νάνοι αρχίζουν σαν αστέρι, γίνονται αρκετά πυκνοί ώστε να καταρρεύσουν υπό τη βαρύτητά του, αλλά ο πυρήνας του δεν γίνεται ποτέ αρκετά πυκνός και καυτός για να ξεκινήσει η πυρηνική σύντηξη, επομένως ποτέ δεν γίνονται αληθινό αστέρι. Αυτά τα αντικείμενα είναι παρόμοια σε χαρακτηριστικά και με τα αστέρια και πλανήτες.
Οι μαύροι νάνοι είναι μικρότεροι από τα αστέρια αλλά ακόμα πολύ μεγαλύτεροι από τους πλανήτες. Μερικά μικρότερα είναι συγκρίσιμα σε μέγεθος με πλανήτες. Το μικρότερο γνωστό είναι περίπου επτά φορές το μέγεθος του Δία.
Οι μαύροι νάνοι είναι σημαντικοί για το μοντέλο σχηματισμού άστρων σε διαστρικά νέφη αερίων και σκόνης. Γίνονται προσπάθειες να προσδιοριστούν τα μικρότερα σώματα που σχηματίζονται με τρόπο που μοιάζει με αστέρι.
Ο μικρότερος καφέ νάνος
Πρόσφατα, οι ερευνητές ερεύνησαν το κέντρο του αστεριού σμήνους IC 348 που βρίσκεται περίπου 1,000 έτη φωτός μακριά χρησιμοποιώντας το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Με βάση τη φωτομετρία των αντικειμένων, η ομάδα αναγνώρισε τρεις υποψήφιους μαύρους νάνους. Ένας από αυτούς έχει μόνο τρεις έως τέσσερις φορές τη μάζα του Δία, γεγονός που τον καθιστά τον μικρότερο μαύρο νάνο που είναι γνωστός μέχρι στιγμής.
Ένας μαύρος νάνος τρεις φορές η μάζα του Δία θα ήταν 300 φορές μικρότερος από τον ήλιο. Το πώς θα μπορούσε να σχηματιστεί ένας τέτοιος μικρός μαύρος νάνος με τρόπο που μοιάζει με αστέρι είναι δύσκολο να εξηγηθεί επειδή ένα μικρό διαστρικό νέφος κανονικά δεν θα κατέρρεε για να δημιουργήσει έναν μαύρο νάνο λόγω της ασθενούς βαρύτητάς του. Έτσι, ένας τόσο μικρός μαύρος νάνος αποτελεί πρόκληση για τα σημερινά μοντέλα σχηματισμού αστεριών.
***
αναφορές:
- Luhman KL, et αϊ 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Number 1. Published 13 December 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Το Webb της NASA εντοπίζει τον πιο μικροσκοπικό καφέ νάνο που επιπλέει ελεύθερα. Δημοσιεύτηκε στις 13 Δεκεμβρίου 2023. Διαθέσιμο στο https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
