כוכבים יש מחזור חיים המשתרע על כמה מיליוני עד טריליוני שנים. הם נולדים, עוברים שינויים עם חלוף הזמן ולבסוף פוגשים את הקץ כאשר הדלק אוזל והופך לגוף רמננטי צפוף מאוד. הכוכב השרוף יכול להיות א ננס לבן או כוכב ניטרונים או חור שחור תלוי במסה המקורית של הכוכב.
חיים של א כוכב מתחיל בגדול עננים בין כוכביים של גז ואבק ב גלקסיה עם התקבצות של גזים עקב טמפרטורה נמוכה ועד כיסים בצפיפות גבוהה. הגושים אוספים בהדרגה עוד ועוד חומר וגדלים. בשלב מסוים, גושים קורסים עקב כוח משיכה מוגבר. החיכוך בזמן קריסה מחמם את העניין ונולד כוכב תינוק. זה שלב פרוטוסטאר במחזור החיים של הכוכבים.
הקריסה תחת כוח הכבידה ממשיכה עוד יותר. כתוצאה מכך, הטמפרטורה והלחץ בליבה ממשיכים להצטבר. לאחר מיליוני שנים, הטמפרטורה והלחץ בליבת הפרוטוסטאר הופכים גבוהים מספיק כדי לאפשר לגרעיני מימן להתמזג. היתוך גרעיני משחרר כמות עצומה של אנרגיה אשר מחממת את החומר במידה מספקת כדי למנוע קריסה נוספת תחת כוח הכבידה. שלב זה שבו היתוך גרעיני מתרחש באופן יציב (והאנרגיה המשתחררת מחממת את החומר במידה מספקת כדי למנוע קריסת כבידה) הוא השלב העיקרי והשלב הארוך ביותר בחייו של כוכב. כוכבים בשלב זה נקראים 'כוכבי רצף ראשי' והשלב נקרא 'שלב הרצף הראשי'. מימן הוא הדלק העיקרי של הכוכב. קצב צריכת הדלק תלוי במסת הכוכב. כוכב מסיבי יצרוך דלק בקצב גבוה יותר כדי לשחרר מספיק אנרגיה כדי למנוע את קריסתו תחת כוח הכבידה.
כאשר הדלק אוזל, ההיתוך הגרעיני נפסק ואין אנרגיה לחימום חומרים כדי לאזן את כוח הכבידה והליבה קורסת תחת כוח הכבידה, ומשאירה אחריה רמננט קומפקטי. זה הסוף של הכוכב. הכוכב המת הופך לננס לבן או לכוכב נויטרונים או חור שחור תלוי במסה של הכוכב המקורי.
כאשר מסת הכוכב המקורי קטנה מפי 8 מסה של השמש (<8 M⦿), זה הופך ל-a ננס לבן. הכוכב המת הופך לכוכב נויטרונים, כאשר מסת הכוכב המקורי היא בין 8 ל-20 מסות שמש (8 M⦿ < M < 20 M⦿) בעוד כוכבים כבדים יותר מ-20 מסות שמש (>20 M⦿) הפכו חורים שחורים כשהדלק נגמר.
גמדים חומים (BDs)
כוכבים להגיע ל'שלב היתוך גרעיני' או 'שלב הרצף הראשי' במחזור החיים שלהם. מה אם עצם שמימי נוצר כמו כוכב אבל לא יצליח להגיע לשלב הזה?
ננסים חומים מתחילים כמו כוכב, הופכים צפופים מספיק כדי להתמוטט תחת כוח הכבידה שלו, אבל הליבה שלו לעולם לא הופכת צפופה וחמה מספיק כדי ליזום היתוך גרעיני ולכן לעולם לא הופכת לכוכב אמיתי. עצמים אלה דומים בתכונותיהם הן לכוכבים והן כוכבי לכת.
ננסים שחורים קטנים יותר מהכוכבים אבל עדיין הרבה יותר גדולים מהכוכבים כוכבי לכת. חלק מהקטנים יותר דומים בגודלם ל כוכבי לכת. הקטן ביותר הידוע הוא בערך פי שבעה מגודלו של צדק.
ננסים שחורים חשובים למודל של היווצרות כוכבים בעננים בין-כוכביים של גזים ואבק. נעשים ניסיונות לקבוע את הגופים הקטנים ביותר שנוצרים בצורה דמוית כוכב.
הגמד החום הקטן ביותר
לאחרונה, חוקרים סקרו את מרכזו של צביר יצירת הכוכבים IC 348 הממוקם במרחק של כ-1,000 שנות אור באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST). בהתבסס על פוטומטריה של האובייקטים, הצוות זיהה שלושה מועמדים לגמד שחור. אחד מהם הוא רק פי שלושה עד ארבעה מהמסה של צדק, מה שהופך אותו לגמד השחור הקטן ביותר שידע עד כה.
גמד שחור פי שלוש ממסת צדק יהיה קטן פי 300 מהשמש. קשה להסביר איך ננס שחור קטן כזה יכול להיווצר בצורה דמוית כוכב, מכיוון שענן בין-כוכבי קטן לא יתמוטט בדרך כלל כדי להוליד גמד שחור בגלל כוח הכבידה החלש שלו. לפיכך, גמד שחור קטן כזה מהווה אתגר בפני המודלים הנוכחיים של היווצרות כוכבים.
***
הפניות:
- לוהמן ק.ל., ואח' 2023. סקר JWST עבור גמדים חומים במסה פלנטרית ב-IC 348. The Astronomical Journal, Volume 167, Number 1. פורסם ב-13 בדצמבר 2023. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- ווב של נאס"א מזהה את הגמד החום הקטן ביותר הצף חופשי. פורסם ב-13 בדצמבר 2023. זמין ב https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
***
