Júpiter es más grande que algunas estrellas, entonces, ¿por qué no hemos tenido un segundo sol?
La estrella más pequeña de la secuencia principal conocida de la Vía Láctea es un verdadero duende.
Su nombre es EBLM J0555-57Ab, una enana roja a 600 años luz de distancia. Con un radio promedio de alrededor de 59,000 kilómetros, es solo un poco más grande que Saturno. Esto la convierte en la estrella más pequeña conocida por soportar 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 de ellos objetos más grandes que esta pequeña estrella. Uno es el sol, por supuesto. El otro es Júpiter, como una bola gigante de hielo, entrando con un radio promedio 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 pequeña, tampoco podría fusionar hidrógeno. Pero si nuestro sistema solar hubiera sido diferente, ¿podría Júpiter haberse convertido en una estrella?
Júpiter y el Sol se parecen más 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, su densidad es realmente 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 en composición. En masa, el Sol contiene aproximadamente un 71% de hidrógeno y un 27% de helio, siendo el resto trazas de otros elementos. Júpiter en masa es aproximadamente 73 por ciento de hidrógeno y 24 por ciento 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 a Júpiter se le llama estrella fallida.
Pero todavía es poco probable que, si se deja en manos de los propios dispositivos del Sistema Solar, Júpiter se acerque siquiera a ser una estrella.
Las estrellas y los planetas, como ve, nacen de dos mecanismos muy diferentes. Las estrellas nacen cuando un denso nodo de materia en una nube molecular interestelar colapsa bajo su propia gravedad, ¡puf! flomph! – correr en el tiempo en un proceso llamado colapso de nubes. A medida que gira, se enrolla en más materia de la nube que lo rodea en un disco de acreción estelar.
A medida que aumenta la masa, y por lo tanto la gravedad, el núcleo de la pequeña estrella se vuelve más y más apretado, lo que hace que se caliente cada vez más. Finalmente, se vuelve tan comprimido y caliente que el núcleo se enciende y comienza la fusión termonuclear.
Según nuestro conocimiento de la formación estelar, una vez que la estrella ha terminado de acumular material, queda mucho disco de acreción. De esto están hechos los planetas.
Los astrónomos creen que para los gigantes gaseosos como Júpiter, este proceso (llamado acreción de guijarros) comienza con pequeños trozos de roca helada y polvo en el disco. Al orbitar la pequeña estrella, estos trozos de materia comienzan a chocar, atrapados por la electricidad estática. Eventualmente, estos mechones en crecimiento alcanzan un tamaño bastante grande, aproximadamente 10 masas de tierra – que pueden atraer por gravedad cada vez más gas del disco circundante.
A partir de ese momento, Júpiter alcanzó gradualmente 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 que tenía, a una distancia considerable de la masa requerida para la fusión del hidrógeno, dejó de crecer.
Entonces, Júpiter nunca estuvo cerca de volverse lo suficientemente masivo como para convertirse en una estrella. Júpiter es similar en composición al 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 ese vacío entre los gigantes gaseosos y las estrellas.
A partir de aproximadamente 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 del deuterio es un paso intermedio en el camino hacia la fusión del hidrógeno para las estrellas, ya que continúan acumulando masa. Pero algunos objetos nunca alcanzan esta masa; estos se conocen como enanas marrones.
Por un tiempo después de su existencia confirmado en 1995, no se sabía si las enanas marrones eran estrellas de bajo rendimiento o planetas demasiado ambiciosos; Pero Varios estudios han demostrado que forman como las estrellas, de nubes que se derrumban en lugar de acreción del corazón. Y algunas enanas marrones están incluso por debajo de la masa para quemar deuterio, indistinguible de los planetas.
Júpiter está justo en el límite de masa inferior para las nubes que colapsan; Se ha estimado que la masa más pequeña de un objeto de colapso de nubes es sobre una masa de Júpiter. Entonces, si Júpiter se hubiera formado como resultado del colapso de las nubes, podría considerarse una estrella en falla.
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 una masa planetaria, que se forma por acreción del núcleo, es menos de 10 veces la masa de Júpiter – sólo unas pocas masas de Júpiter por debajo de la fusión de deuterio.
Entonces 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 giratoria por derecho propio. Y sin ella, los humanos tal vez ni siquiera haya podido existir.
Esta, sin embargo, es otra historia, que se contará en otro momento.
