Sterne haben einen Lebenszyklus, der einige Millionen bis Billionen Jahre umfasst. Sie werden geboren, verändern sich im Laufe der Zeit und finden schließlich ihr Ende, wenn der Treibstoff ausgeht, und werden zu einem sehr dichten remanenten Körper. Der ausgebrannte Stern könnte ein sein Weißer Zwerg oder eine Neutronenstern oder eine schwarzes Loch abhängig von der ursprünglichen Masse des Sterns.
Leben eines Star beginnt im Großen interstellare Wolken von Gas und Staub in der Galaxis mit Verklumpung der Gase aufgrund der niedrigen Temperatur zu Taschen mit hoher Dichte. Die Klumpen nehmen nach und nach immer mehr Materie auf und wachsen. Irgendwann kollabieren Klumpen aufgrund der erhöhten Schwerkraft. Die Reibung beim Zusammenbruch heizt die Materie auf und ein kleiner Stern wird geboren. Das ist Protostern-Stufe im Sternlebenszyklus.
Der Zusammenbruch unter der Schwerkraft geht weiter. Dadurch steigen Temperatur und Druck im Kern weiter an. Nach Millionen von Jahren werden Temperatur und Druck im Kern des Protosterns so hoch, dass Wasserstoffkerne verschmelzen können. Bei der Kernfusion werden enorme Energiemengen freigesetzt, die die Materie ausreichend aufheizen, um einen weiteren Kollaps unter der Schwerkraft zu verhindern. Dieses Stadium, in dem die Kernfusion stabil abläuft (und die freigesetzte Energie die Materie ausreichend erwärmt, um einen Gravitationskollaps zu verhindern), ist das Hauptstadium und die längste Phase im Leben eines Sterns. Sterne in diesem Stadium werden „Hauptreihensterne“ genannt und das Stadium heißt „Hauptsequenzstufe'. Wasserstoff ist der Hauptbrennstoff des Sterns. Der Treibstoffverbrauch hängt von der Masse des Sterns ab. Ein massereicher Stern verbraucht mehr Treibstoff, um ausreichend Energie freizusetzen und seinen Kollaps unter der Schwerkraft zu verhindern.
Wenn der Brennstoff zur Neige geht, hört die Kernfusion auf und es gibt keine Energie, um Materialien zu erhitzen, um die Schwerkraft auszugleichen, und der Kern kollabiert unter der Schwerkraft und hinterlässt einen kompakten Restkörper. Das ist das Ende des Sterns. Der tote Stern wird entweder zum Weißen Zwerg oder zum Neutronenstern schwarzes Loch abhängig von der Masse des ursprünglichen Sterns.
Wenn die Masse des ursprünglichen Sterns weniger als das Achtfache der Sonnenmasse beträgt (<8 M⦿), es wird ein Weißer Zwerg. Der tote Stern wird zu einem Neutronenstern, wenn die Masse des ursprünglichen Sterns zwischen 8 und 20 Sonnenmassen (8 M) beträgt⦿ < M < 20 M⦿), während Sterne schwerer als 20 Sonnenmassen (>20 M.) sind⦿) werden Schwarze Löcher wenn der Kraftstoff ausgeht.
Braune Zwerge (BDs)
Sterne Sie erreichen in ihrem Lebenszyklus das „Kernfusionsstadium“ oder das „Hauptsequenzstadium“. Was passiert, wenn ein Himmelsobjekt wie ein Stern entsteht, dieses Stadium aber nicht erreicht?
Braune Zwerge beginnen wie ein Stern, werden dicht genug, um unter ihrer Schwerkraft zusammenzubrechen, aber ihr Kern wird nie dicht und heiß genug, um eine Kernfusion einzuleiten, und wird daher nie zu einem echten Stern. Diese Objekte ähneln in ihren Merkmalen beiden Sternen und Planeten.
Schwarze Zwerge sind kleiner als die Sterne, aber immer noch viel größer als die Planeten. Einige kleinere sind in der Größe vergleichbar mit Planeten. Der kleinste bekannte Stern ist etwa siebenmal so groß wie Jupiter.
Schwarze Zwerge sind wichtig für die Modellierung der Sternentstehung in interstellaren Gas- und Staubwolken. Es wird versucht, kleinste Körper zu bestimmen, die sich sternförmig bilden.
Der kleinste Braune Zwerg
Kürzlich haben Forscher das etwa 348 Lichtjahre entfernte Zentrum des Sternentstehungsclusters IC 1,000 mithilfe des untersucht James Webb-Weltraumteleskop (JWST). Basierend auf der Photometrie der Objekte identifizierte das Team drei Kandidaten für Schwarze Zwerge. Einer von ihnen hat nur die drei- bis vierfache Masse des Jupiter und ist damit der kleinste bisher bekannte Schwarze Zwerg.
Ein Schwarzer Zwerg mit der dreifachen Jupitermasse wäre 300-mal kleiner als die Sonne. Wie solch ein kleiner Schwarzer Zwerg sternförmig entstehen konnte, ist schwer zu erklären, da eine kleine interstellare Wolke aufgrund ihrer schwachen Schwerkraft normalerweise nicht kollabieren und einen Schwarzen Zwerg entstehen lassen würde. Daher stellt ein solch kleiner Schwarzer Zwerg eine Herausforderung für aktuelle Modelle der Sternentstehung dar.
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References:
- Luhman KL, et al 2023. Eine JWST-Untersuchung für Braune Zwerge mit Planetenmasse in IC 348. The Astronomical Journal, Band 167, Nummer 1. Veröffentlicht am 13. Dezember 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Webb der NASA identifiziert den kleinsten frei schwebenden Braunen Zwerg. Veröffentlicht am 13. Dezember 2023. Verfügbar unter https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
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