Stjärnor have a life cycle spanning a few million to trillions of years. They are born, undergo changes with the passage of time and finally meet their end when fuel runs out to become a very dense remanent body. The burnt-out star could be a vit dvärg eller ett neutronstjärna eller ett svart hål beroende på stjärnans ursprungliga massa.
Livet av en stjärna begins in large interstellära moln of gas and dust in the galax with clumping of gases due to low temperature to high density pockets. The clumps gradually gather more and more matter and grow. At some point, clumps collapse due to increased gravitational force. The friction during collapse heats up the matter and a baby star is born. This is protostjärnsteg i stjärnans livscykel.
Kollapsen under gravitationen fortsätter ytterligare. Som ett resultat fortsätter temperatur och tryck i kärnan att byggas upp. Efter miljontals år blir temperatur och tryck i kärnan av protostar tillräckligt högt för att tillåta vätekärnor att smälta samman. Kärnfusion frigör enorma mängder energi som värmer upp materialet tillräckligt för att förhindra ytterligare kollaps under gravitationen. Detta stadium när kärnfusion pågår stabilt (och den frigjorda energin värmer upp materien tillräckligt för att förhindra gravitationskollaps) är huvudstadiet och den längsta fasen i en stjärnas liv. Stjärnor i detta skede kallas "huvudsekvensstjärnor" och scenen kallas "huvudsekvenssteget’. Väte är stjärnans huvudbränsle. Bränsleförbrukningen beror på stjärnans massa. En massiv stjärna kommer att förbruka bränsle i högre hastighet för att frigöra tillräckligt med energi för att förhindra att den kollapsar under gravitationen.
När bränslet tar slut upphör kärnfusionen och det finns ingen energi för att värma material för att balansera tyngdkraften och kärnan kollapsar under tyngdkraften och lämnar efter sig en kompakt remanent. Detta är slutet på stjärnan. Den döda stjärnan blir antingen vit dvärg eller neutronstjärna eller svart hål beroende på massan av den ursprungliga stjärnan.
När den ursprungliga stjärnans massa är mindre än 8 gånger solens massa (<8 M⦿), blir det en vit dvärg. Den döda stjärnan blir en neutronstjärna när den ursprungliga stjärnans massa är mellan 8 och 20 solmassor (8 M⦿ < M < 20 M⦿) medan stjärnor tyngre än 20 solmassor (>20 M⦿) bli svarta hål när bränslet tar slut.
Bruna dvärgar (BD)
Stjärnor reach ‘nuclear fusion stage’ or ‘main sequence stage’ in their life cycle. What if a celestial object forms like a star but fails to reach this stage?
Brown dwarfs begin like a star, become dense enough to collapse under its gravity but its core never become sufficiently dense and hot to initiate nuclear fusion hence never become a true star. These objects are similar in features to both stars and planeter.
Black dwarfs are smaller than the stars but still much bigger than the planeter. Some smaller ones are comparable in size to planeter. The smallest known is about seven times size of Jupiter.
Svarta dvärgar är viktiga för modellen för stjärnbildning i interstellära moln av gaser och damm. Försök görs att bestämma minsta kroppar som bildas på ett stjärnliknande sätt.
Den minsta bruna dvärgen
Nyligen undersökte forskare mitten av det stjärnbildande klustret IC 348 som ligger cirka 1,000 XNUMX ljusår bort med hjälp av James Webb rymdteleskop (JWST). Baserat på fotometri av objekten identifierade teamet tre svarta dvärgkandidater. En av dem är bara tre till fyra gånger massan av Jupiter, vilket gör den till den minsta svarta dvärgen som är känd hittills.
En svart dvärg tre gånger Jupitermassan skulle vara 300 gånger mindre än solen. Hur en sådan liten svart dvärg kunde bildas på ett stjärnliknande sätt är svårt att förklara eftersom ett litet interstellärt moln normalt sett inte skulle kollapsa för att ge upphov till en svart dvärg på grund av dess svaga gravitation. Således utgör en så liten svart dvärg en utmaning inför nuvarande modeller för stjärnbildning.
***
Referenser:
- Luhman KL, et al, 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volym 167, nummer 1. Publicerad 13 december 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- NASA:s Webb identifierar den minsta frisvävande bruna dvärgen. Upplagt 13 december 2023. Tillgänglig på https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
