Stelele pitice brune, obiecte cosmice prea masive pentru a fi simple planete, dar prea mici pentru a fi stele în adevăratul sens al cuvântului (capabile de fuziune nucleară a hidrogenului), ar putea fi de fapt obiecte de tip planetar care au crescut prea mult, conform unui nou studiu publicat recent în The Astronomical Journal, transmite luni Space.com.
Astronomii au studiat recent un eşantion de 70 de obiecte, de la planete cu masa lui Jupiter până la pitice brune aflate chiar în pragul masei stelare. Căutând o relaţie între masa acestor obiecte şi anumite caracteristici ale sistemelor lor stelare (cum ar fi dacă steaua gazdă conţinea elemente mai grele decât heliul sau cât de rotunde erau orbitele obiectelor), cercetătorii sperau să traseze o linie clară care să separe obiectele masive care se formează ca stelele de cele mai mici care se formează ca planetele.
Se pare că linia dintre stele şi planete ar putea fi mai degrabă un continuum gri şi vag, potrivit astrofizicianului Gregory Gilbert de la Universitatea din California, Los Angeles, şi colegilor săi, care au realizat acest nou studiu.
Stelele, prin definiţie, au o masă de cel puţin 80 de ori mai mare decât cea a lui Jupiter şi se formează din exterior spre interior. Când o grămadă de gaz dintr-un nor molecular se prăbuşeşte sub propria gravitaţie, atomii dens împachetaţi din miezul său încep să fuzioneze, eliberând căldură şi lumină - naşterea unei stele.
Planetele gazoase gigantice, cu dimensiuni de până la masa lui Jupiter, pe de altă parte, se formează din interior spre exterior. Mai întâi, câteva granule de praf se aglomerează în discul de material din jurul unei stele nou-născute, iar gravitaţia lor combinată este suficientă pentru a începe să atragă şi mai mult praf. Materialul continuă să se acumuleze, din ce în ce mai repede, formând un miez teluric înconjurat de straturi groase de gaz.
Între acestea, există o mulţime de obiecte pe care astronomii nu sunt siguri dacă să le clasifice drept "stele eşuate" sau "planete crescute excesiv".
Cu o masă cuprinsă între 13 şi 80 de ori mai mare decât cea a lui Jupiter, piticile brune nu sunt suficient de masive pentru a fuziona hidrogen în heliu precum o stea reală, dar sunt suficient de mari pentru a fuziona deuteriu, un izotop al hidrogenului care include un neutron, împreună cu protonul şi electronii standard (deuteriul necesită o presiune mai mică pentru a fuziona în heliu decât hidrogenul pur). Şi apoi există "piticele sub-brune", giganţi gazoşi care sunt cu adevărat gigantici după standardele planetare, dar nu sunt suficient de mari pentru a fi pitice brune adevărate.
În mod ideal, ar trebui să existe o linie clară: obiectele cu o anumită masă ar trebui să fie stele eşuate care s-au format din nori de gaz care se prăbuşesc, iar obiectele sub această masă ar trebui să fie planete crescute excesiv. Până acum, însă, astronomii nu au avut prea mult noroc în a găsi o astfel de linie.
În 2024, astrofizicianul Steven Giacalone, unul dintre coautorii studiului actual, a descoperit o pitică brună care părea să se fi format prin acreţie, de la interior spre exterior, ceea ce o face practic cea mai mare planetă cunoscută. Şi unele pitice sub-brune - planete gigantice care nu sunt suficient de mari pentru a fi considerate pitice brune - par să se fi format prin colaps gravitaţional, ceea ce înseamnă că au eşuat atât de mult în a fi stele încât nici măcar nu au putut ajunge ca pitice brune.
"Rămâne de stabilit exact cât de mare poate fi un obiect format prin acreţie sau cât de mic poate fi un obiect format prin colaps gravitaţional", au scris Gilbert şi colegii săi în lucrarea lor recentă.
Gilbert şi colegii săi au folosit modele statistice pentru a testa modul în care masa obiectelor lor este legată de compoziţia chimică a stelelor gazdă şi de forma orbitelor obiectelor.
Observarea excentricităţii orbitale a acestor obiecte (o măsură a cât de aproape de un cerc perfect este o orbită) spune cam aceeaşi poveste. Obiectele mai puţin masive tind să aibă orbite mai rotunde, în timp ce cele mai masive, asemănătoare stelelor pitice brune, variază mai mult în ceea ce priveşte excentricitatea. Cu toate acestea, Gilbert şi colegii săi au observat că tendinţa a fost foarte graduală.
"Putem presupune în mod rezonabil că, pe măsură ce masa unui obiect creşte, probabilitatea ca acesta să se fi format prin acreţie scade şi probabilitatea ca acesta să se fi format prin instabilitate gravitaţională (un nor de gaz care se prăbuşeşte în sine) creşte", au scris cercetătorii în lucrarea lor recentă, dar este mai mult un spectru decât o clasificare clară a obiectelor în două grupuri.
În plus, există şi variabila metalicităţii. O planetă poate acumula suficient material, suficient de rapid, pentru a se transforma într-o gigantă gazoasă doar dacă se formează într-un sistem stelar foarte metalic - adică în care există o abundenţă de elemente mai grele decât heliul (în principal carbon, oxigen şi fier). Aşadar, dacă ar exista o linie de demarcaţie clară între obiectele mai masive formate prin colapsul norilor moleculari şi obiectele mai puţin masive formate prin acreţie, cercetători precum Gilbert şi colegii săi s-ar aştepta să vadă pitice sub-brune mai mici formându-se doar în sisteme stelare bogate în metale. Dar asta nu este ceea ce Gilbert şi colegii săi au văzut de fapt în datele lor.
În schimb, se pare că nu există nicio relaţie între masa unei supergigante gazoase şi metalicitatea sistemului său stelar. Acest lucru sugerează că unele dintre aceste obiecte s-au format prin acreţie, în timp ce altele s-au format mai degrabă ca nişte stele - cu acelaşi rezultat final şi, adesea, aceeaşi masă. Ceea ce înseamnă că, în acest moment, nu putem spune dacă o pitică brună este o stea eşuată sau o planetă care a avut prea mult succes.
"Poate că există o linie de demarcaţie clară între canalele de formare, dar nu am găsit-o încă, fie pentru că nu avem suficiente obiecte, fie pentru că nu am examinat deocamdată combinaţia corectă de variabile", au concluzionat Gilbert şi colegii săi în lucrarea lor recentă.
Comentează