كوكب المشتري أكبر من بعض النجوم ، فلماذا لم نحصل على شمس ثانية؟

أصغر نجم متسلسل رئيسي معروف في مجرة ​​درب التبانة هو عابث حقيقي لشيء ما.

يطلق عليه EBLM J0555-57Ab ، وهو قزم أحمر يبعد 600 سنة ضوئية. يبلغ متوسط ​​نصف قطرها حوالي 59000 كيلومترًا ، إنها مجرد سميدج أكبر من زحل. وهذا يجعله أصغر نجم معروف يدعم اندماج الهيدروجين في جوهره ، وهي العملية التي تحافظ على احتراق النجوم حتى نفاد الوقود.

في نظامنا الشمسي ، هناك اثنان كائنات أكبر من هذا النجم الصغير. من الواضح أن أحدهما هو الشمس. والآخر هو كوكب المشتري ، مثل مغرفة ضخمة من الآيس كريم ، يأتي بنصف قطر متوسط 69،911 كيلومترا.

فلماذا كوكب المشتري كوكب وليس نجمًا؟

الإجابة المختصرة بسيطة: لا يمتلك المشتري كتلة كافية لدمج الهيدروجين في الهيليوم. تبلغ كتلة EBLM J0555-57Ab حوالي 85 ضعف كتلة كوكب المشتري ، أي ما يعادل الضوء الذي يمكن أن يكون عليه النجم – إذا كان أقل من ذلك ، فلن يكون قادرًا على دمج الهيدروجين أيضًا. ولكن إذا كان نظامنا الشمسي مختلفًا ، فهل يمكن أن يتحول كوكب المشتري إلى نجم؟

كوكب المشتري والشمس متشابهان أكثر مما تعرف

قد لا يكون عملاق الغاز نجماً ، لكن كوكب المشتري لا يزال صفقة كبيرة. كتلته 2.5 مرة أن جميع الكواكب الأخرى مجتمعة. إنها فقط ، كونها عملاقة غازية ، فهي ذات كثافة منخفضة حقًا: حوالي 1.33 جرام لكل سنتيمتر مكعب ؛ كثافة الأرض ، عند 5.51 جرام لكل سنتيمتر مكعب ، أعلى بأربع مرات من كثافة كوكب المشتري.

لكن من المثير للاهتمام ملاحظة أوجه التشابه بين كوكب المشتري والشمس. كثافة الشمس 1.41 جرام لكل سنتيمتر مكعب. والكائنان متشابهان للغاية من الناحية التركيبية. من الكتلة، تتكون الشمس من حوالي 71٪ هيدروجين و 27٪ هيليوم ، والباقي يتكون من كميات ضئيلة من عناصر أخرى. كوكب المشتري من الكتلة حوالي 73 بالمائة هيدروجين و 24 بالمائة هيليوم.

رسم توضيحي لكوكب المشتري وقمره Io. (مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / مختبر CI)

لهذا السبب يُطلق على المشتري أحيانًا اسم النجم الفاشل.

لكن لا يزال من غير المحتمل ، إذا تُركت لأجهزة النظام الشمسي الخاصة ، أن يصبح كوكب المشتري قريبًا من كونه نجمًا.

النجوم والكواكب ، كما ترى ، تولد من خلال آليتين مختلفتين للغاية. تولد النجوم عندما تنهار عقدة كثيفة من مادة في سحابة جزيئية بين النجوم بفعل جاذبيتها. flomph! – الدوران أثناء سيره في عملية تسمى انهيار السحابة. أثناء دورانه ، يلف المزيد من المواد من السحابة المحيطة به إلى قرص تراكم نجمي.

مع نمو الكتلة – وبالتالي الجاذبية – ، يتم ضغط قلب النجم الصغير بشكل أكثر إحكامًا وإحكامًا ، مما يجعله يزداد سخونة وسخونة. في نهاية المطاف يصبح مضغوطًا وساخنًا للغاية ، ويشتعل اللب وينطلق الاندماج النووي الحراري.

وفقًا لفهمنا لتكوين النجوم ، بمجرد أن ينتهي النجم من تراكم المواد ، يتبقى الكثير من قرص التنامي. هذا ما تتكون منه الكواكب.

يعتقد علماء الفلك أنه بالنسبة لعمالقة الغاز مثل المشتري ، تبدأ هذه العملية (تسمى تراكم الحصى) بقطع صغيرة من الصخور الجليدية والغبار في القرص. أثناء دورانها حول النجم الصغير ، تبدأ أجزاء المواد هذه في الاصطدام وتلتصق ببعضها البعض مع الكهرباء الساكنة. في النهاية ، تصل هذه الكتل المتنامية إلى حجم كبير بما يكفي – حولها 10 كتل أرضية – يمكنهم جذب المزيد والمزيد من الغاز من القرص المحيط بالجاذبية.

من تلك النقطة ، نما كوكب المشتري تدريجيًا إلى كتلته الحالية – حوالي 318 ضعف كتلة الأرض ، و 0.001 ضعف كتلة الشمس. بمجرد أن يلتهم كل المواد المتاحة له – على مسافة بعيدة تمامًا من الكتلة المطلوبة لانصهار الهيدروجين – توقف عن النمو.

لذلك ، لم يكن كوكب المشتري قريبًا من النمو بشكل كبير بما يكفي ليصبح نجمًا. كوكب المشتري له تركيب مشابه للشمس ليس لأنه كان “نجمًا فاشلًا” ولكن لأنه ولد من نفس سحابة الغاز الجزيئي التي ولدت الشمس.

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

النجوم الفاشلة الحقيقية

هناك فئة مختلفة من الكائنات يمكن اعتبارها “نجومًا فاشلة”. هذه هي الأقزام البنية ، وهي تملأ الفجوة بين عمالقة الغاز والنجوم.

تبدأ كتلة هذه الأجسام بحوالي 13 ضعف كتلة المشتري ، وهي ضخمة بما يكفي لدعم اندماج اللب – ليس من الهيدروجين العادي ، ولكن الديوتيريوم. يُعرف هذا أيضًا باسم الهيدروجين “الثقيل” ؛ إنه نظير للهيدروجين مع بروتون ونيوترون في النواة بدلاً من بروتون واحد فقط. درجة حرارة الاندماج وضغطه أقل من درجة حرارة الانصهار وضغط الهيدروجين.

نظرًا لأنه يحدث عند كتلة ودرجة حرارة وضغط أقل ، فإن اندماج الديوتيريوم هو خطوة وسيطة على طريق اندماج الهيدروجين للنجوم ، حيث تستمر في تجميع الكتلة. لكن بعض الأشياء لا تصل أبدًا إلى هذه الكتلة ؛ تُعرف هذه الأقزام البنية.

لفترة من الوقت بعد وجودهم أكد في عام 1995لم يكن معروفًا ما إذا كانت الأقزام البنية لا تحقق نجومًا أم كواكب مفرطة في الطموح. لكن دراسات عديدة لقد أثبتوا أنهم يتشكلون تماما مثل النجوم، من انهيار السحابة بدلاً من التراكم الأساسي. كما أن بعض الأقزام البنية تكون أقل من الكتلة بسبب حرق الديوتيريوم ، ولا يمكن تمييزها عن الكواكب.

كوكب المشتري يقع مباشرة على الحد الأدنى للكتلة لانهيار السحب ؛ تم تقدير الكتلة الأصغر لجسم انهيار السحب حوالي كتلة كوكب المشتري واحدة. لذلك إذا كان المشتري قد تشكل من انهيار الغيوم ، فيمكن اعتباره نجماً فاشلاً.

لكن بيانات من مسبار جونو التابع لناسا تشير إلى أنه ، ذات مرة على الأقل ، كان للمشتري نواة صلبة – وهذا أكثر اتساقًا مع التراكم الأساسي طريقة التشكيل.

https://www.youtube.com/watch؟v=xh3EKDghbuU

تشير النمذجة إلى أن الحد الأعلى لكتلة الكوكب ، التي تتشكل عبر تراكم النواة ، هو أقل من 10 أضعاف كتلة كوكب المشتري – فقط عدد قليل من كتل المشتري خجولة من اندماج الديوتيريوم.

لذا ، كوكب المشتري ليس نجما فاشلا. لكن التفكير في سبب عدم حدوث ذلك يمكن أن يساعدنا في فهم كيفية عمل الكون بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك ، كوكب المشتري هو عجائب مخططة وعاصفة ودوامة الحلوى بحد ذاتها. وبدونها ، نحن البشر ربما لم تكن قادرة حتى على الوجود.

هذه ، مع ذلك ، قصة أخرى ، لنرويها مرة أخرى.