ستاره یک چرخه زندگی از چند میلیون تا تریلیون سال طول می کشد. آنها متولد می شوند، با گذشت زمان دستخوش تغییراتی می شوند و در نهایت با تمام شدن سوخت به پایان می رسند تا به یک جسم باقیمانده بسیار متراکم تبدیل شوند. ستاره سوخته می تواند یک کوتوله سفید یا یک ستاره نوترونی یا یک سیاه چاله بسته به جرم اصلی ستاره
زندگی یک ستاره به صورت بزرگ شروع می شود ابرهای بین ستاره ای گاز و گرد و غبار در کهکشان با انباشته شدن گازها به دلیل دمای پایین تا پاکت های با چگالی بالا. توده ها به تدریج مواد بیشتری را جمع می کنند و رشد می کنند. در نقطه ای، توده ها به دلیل افزایش نیروی گرانشی فرو می ریزند. اصطکاک در هنگام فروپاشی ماده را گرم می کند و یک ستاره بچه متولد می شود. این هست مرحله پیش ستاره در چرخه حیات ستارگان
فروپاشی تحت گرانش بیشتر ادامه دارد. در نتیجه، دما و فشار در هسته همچنان افزایش می یابد. پس از میلیون ها سال، دما و فشار در هسته پیش ستاره به اندازه ای بالا می رود که اجازه می دهد هسته های هیدروژن با هم ترکیب شوند. همجوشی هسته ای مقدار زیادی انرژی آزاد می کند که ماده را به اندازه کافی گرم می کند تا از فروپاشی بیشتر تحت گرانش جلوگیری کند. این مرحله که همجوشی هسته ای به طور پایدار در حال انجام است (و انرژی آزاد شده به اندازه کافی ماده را گرم می کند تا از فروپاشی گرانشی جلوگیری کند) مرحله اصلی و طولانی ترین مرحله در زندگی یک ستاره است. ستارگان در این مرحله "ستاره های دنباله اصلی" و مرحله "ستاره های دنباله اصلی" نامیده می شوند.مرحله سکانس اصلی'. هیدروژن سوخت اصلی ستاره است. میزان مصرف سوخت به جرم ستاره بستگی دارد. یک ستاره پرجرم سوخت را با سرعت بیشتری مصرف می کند تا انرژی کافی برای جلوگیری از فروپاشی آن تحت گرانش آزاد کند.
هنگامی که سوخت تمام می شود، همجوشی هسته ای متوقف می شود و انرژی برای گرم کردن مواد برای متعادل کردن نیروی گرانش وجود ندارد و هسته تحت تأثیر گرانش فرو می ریزد و پسماند فشرده ای را پشت سر می گذارد. این پایان ستاره است. ستاره مرده یا به کوتوله سفید یا ستاره نوترونی تبدیل می شود یا سیاه چاله بسته به جرم ستاره اصلی
وقتی جرم ستاره اصلی کمتر از 8 برابر جرم خورشید باشد (<8 M⦿) تبدیل می شود کوتوله سفید. ستاره مرده به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود، زمانی که جرم ستاره اصلی بین 8 تا 20 جرم خورشیدی (8 M⦿ < M < 20 M⦿) در حالی که ستارگان سنگین تر از 20 جرم خورشیدی (بیش از 20 M⦿) تبدیل شود سیاه چاله ها وقتی سوخت تمام می شود
کوتوله های قهوه ای (BDs)
ستاره در چرخه زندگی خود به "مرحله همجوشی هسته ای" یا "مرحله توالی اصلی" می رسند. اگر یک جرم آسمانی مانند یک ستاره شکل بگیرد اما نتواند به این مرحله برسد چه؟
کوتوله‌های قهوه‌ای مانند یک ستاره شروع می‌شوند، به اندازه‌ای متراکم می‌شوند که تحت گرانش آن فرو بریزند، اما هسته آن هرگز آنقدر متراکم و داغ نمی‌شود که همجوشی هسته‌ای را آغاز کند، بنابراین هرگز به یک ستاره واقعی تبدیل نمی‌شود. این اجسام از نظر ویژگی ها به هر دو ستاره و سیارات.
کوتوله های سیاه کوچکتر از ستاره ها هستند اما هنوز هم بسیار بزرگتر از ستاره ها هستند سیارات. برخی از کوچکترها از نظر اندازه قابل مقایسه هستند سیارات. کوچکترین شناخته شده حدود هفت برابر مشتری است.
کوتوله های سیاه برای مدل تشکیل ستاره در ابرهای بین ستاره ای گاز و غبار مهم هستند. تلاش‌هایی برای تعیین کوچکترین اجسامی که به شکل ستاره‌ای شکل می‌گیرند در حال انجام است.
کوچکترین کوتوله قهوه ای
اخیراً محققان مرکز خوشه ستاره‌زایی IC 348 را که در فاصله 1,000 سال نوری از ما قرار دارد، با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST). بر اساس فتومتری اجسام، تیم سه نامزد کوتوله سیاه را شناسایی کرد. جرم یکی از آنها تنها سه تا چهار برابر مشتری است که آن را به کوچکترین کوتوله سیاه شناخته شده تاکنون تبدیل می کند.
یک کوتوله سیاه سه برابر جرم مشتری 300 برابر کوچکتر از خورشید خواهد بود. توضیح این که چگونه چنین کوتوله سیاه کوچکی می تواند به شکل ستاره مانند شکل بگیرد، دشوار است زیرا یک ابر کوچک بین ستاره ای به دلیل گرانش ضعیفش معمولاً فرو نمی ریزد و یک کوتوله سیاه ایجاد می کند. بنابراین، چنین کوتوله سیاه کوچکی چالشی را در برابر مدل های فعلی شکل گیری ستاره ها ایجاد می کند.
***
منابع:
- Luhman K.L. و همکاران 2023. A JWST Survey for Planetary Mass Brown Dwarfs in IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Number 1. منتشر شده در 13 دسامبر 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- وب ناسا کوچکترین کوتوله قهوه ای شناور را شناسایی کرد. ارسال شده در 13 دسامبر 2023. موجود در https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
