Hvězdičky mají životní cyklus trvající několik milionů až bilionů let. Rodí se, v průběhu času procházejí změnami a nakonec dojdou svého konce, když dojde palivo, aby se z nich stalo velmi husté pozůstatkové tělo. Vyhořelá hvězda může být a bílý trpaslík nebo neutronová hvězda nebo černá díra v závislosti na původní hmotnosti hvězdy.
Život a hvězda začíná ve velkém mezihvězdné mraky plynu a prachu v galaxie se shlukováním plynů v důsledku nízké teploty do kapes s vysokou hustotou. Shluky postupně shromažďují více a více hmoty a rostou. V určitém okamžiku se shluky zhroutí kvůli zvýšené gravitační síle. Tření během kolapsu zahřeje hmotu a zrodí se malá hvězda. Tohle je fáze protostar v životním cyklu hvězd.
Gravitační kolaps pokračuje dále. V důsledku toho se teplota a tlak v aktivní zóně dále zvyšují. Po milionech let se teplota a tlak v jádře protohvězdy stanou dostatečně vysoké, aby umožnily fúzi jader vodíku. Jaderná fúze uvolňuje obrovské množství energie, která dostatečně zahřeje hmotu, aby zabránila dalšímu kolapsu vlivem gravitace. Tato fáze, kdy stabilně probíhá jaderná fúze (a uvolněná energie dostatečně zahřívá hmotu, aby se zabránilo gravitačnímu kolapsu), je hlavní fází a nejdelší fází v životě hvězdy. Hvězdy v této fázi se nazývají „hvězdy hlavní sekvence“ a fáze se nazývá „fáze hlavní sekvence'. Vodík je hlavním palivem hvězdy. Míra spotřeby paliva závisí na hmotnosti hvězdy. Masivní hvězda bude spotřebovávat palivo vyšší rychlostí, aby uvolnila dostatek energie, aby se zabránilo jejímu kolapsu vlivem gravitace.
Když dojde palivo, jaderná fúze se zastaví a neexistuje žádná energie na zahřátí materiálů k vyrovnání gravitační síly a jádro se gravitací zhroutí a zanechá za sebou kompaktní zbytek. Tohle je konec hvězdy. Mrtvá hvězda se stane buď bílým trpaslíkem nebo neutronovou hvězdou popř černá díra v závislosti na hmotnosti původní hvězdy.
Když je hmotnost původní hvězdy menší než 8násobek hmotnosti Slunce (<8 M⦿), stává se a bílý trpaslík. Mrtvá hvězda se stává neutronovou hvězdou, když je hmotnost původní hvězdy mezi 8 až 20 hmotnostmi Slunce (8 M⦿ < M < 20 mil⦿), zatímco hvězdy těžší než 20 hmotností Slunce (>20 M⦿) stát se černé díry když dojde palivo.
Hnědí trpaslíci (BD)
Hvězdičky ve svém životním cyklu dosáhnou „stadia jaderné fúze“ nebo „stadia hlavní sekvence“. Co když se nebeský objekt vytvoří jako hvězda, ale nedosáhne tohoto stadia?
Hnědí trpaslíci začínají jako hvězda, stávají se dostatečně hustými, aby se vlivem gravitace zhroutily, ale jejich jádro se nikdy nestane dostatečně husté a horké, aby zahájilo jadernou fúzi, a proto se nikdy nestanou skutečnou hvězdou. Tyto objekty jsou svými vlastnostmi podobné hvězdám a planety.
Černí trpaslíci jsou menší než hvězdy, ale stále mnohem větší než hvězdy planety. Některé menší jsou velikostí srovnatelné s planety. Nejmenší známá je asi sedmkrát větší než Jupiter.
Černí trpaslíci jsou důležití pro model vzniku hvězd v mezihvězdných oblacích plynů a prachu. Provádějí se pokusy určit nejmenší tělesa, která se tvoří hvězdně.
Nejmenší hnědý trpaslík
Nedávno výzkumníci prozkoumali střed hvězdokupy IC 348, která se nachází asi 1,000 světelných let daleko, pomocí James Webb Space Telescope (JWST). Na základě fotometrie objektů tým identifikoval tři kandidáty na černé trpaslíky. Jeden z nich je pouze třikrát až čtyřikrát větší než Jupiter, což z něj činí nejmenšího dosud známého černého trpaslíka.
Černý trpaslík třikrát větší než hmotnost Jupitera by byl 300krát menší než Slunce. Jak by se takový malý černý trpaslík mohl vytvořit hvězdným způsobem, je těžké vysvětlit, protože malý mezihvězdný mrak by se za normálních okolností nezhroutil, aby nevznikl černý trpaslík kvůli jeho slabé gravitaci. Takový malý černý trpaslík tedy představuje výzvu před současnými modely tvorby hvězd.
***
Reference:
- Luhman KL, et al 2023. Průzkum JWST pro planetární hmotnostní hnědé trpaslíky v IC 348. The Astronomical Journal, svazek 167, číslo 1. Publikováno 13. prosince 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Webb NASA identifikuje nejmenšího volně plovoucího hnědého trpaslíka. Publikováno 13. prosince 2023. Dostupné na https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
