• Monday June 17,2019

Die Obergrenze für einen Planeten

Anonim

Sehen Sie diesen kleinen Punkt neben dem hellen? Hier ist ein interessantes Puzzle: Ist es ein Planet oder ein Stern? Wenn Sie denken, "Hier geht es wieder!", Dann sind Sie nicht zu weit weg.

Während der Pluto-Quatsch weitergeht, steht die Bedeutung des Wortes "Planet" unter Beschuss. Meistens hat die Definition Trauer verursacht, weil sie auf Objekte am kleinen Ende der Skala angewendet wird. Aber was ist mit dem oberen Ende?

Nimm Jupiter. Es ist der größte Planet im Sonnensystem. Was passiert, wenn Sie Masse hineinlegen? Wir werfen Saturn, Uranus, Neptun hinein. Natürlich wird Jupiter massiver. Seltsamerweise wird es nicht viel größer: Mehr Masse bedeutet mehr Schwerkraft, und da Jupiter meistens Gas ist, komprimiert es. Durch diese zusätzliche Komprimierung wird das hinzugefügte zusätzliche Volumen ziemlich ausgeglichen, und die Größe bleibt gleich. Komisch, was? Seltsamer ist jedoch, dass Jupiter sich am unteren Ende der Größe befindet, um dies zu tun. Saturn wird größer, wenn Sie Masse hinzufügen, aber sobald Sie etwas über Jupiters Masse erfahren, bleibt die Größe ziemlich gleich, selbst wenn Sie zehnmal so viel Material darauf werfen!

Wenn Sie jedoch ein Gas komprimieren, wird es heiß (führen Sie eine Websuche nach Boyles Gesetz durch). In der Mitte wird es heiß. Mit zunehmender Masse wird es sehr heiß. Irgendwann reicht die Masse aus, dass die Kerntemperatur den Punkt erreicht, an dem Wasserstoffatome miteinander verschmelzen und Helium bilden (tatsächlich ist es viel komplizierter als das, aber dies ist der Hauptprozess). Das setzt viel Energie frei und heizt mehr auf. Der Kern dehnt sich aus, und der Stern dehnt sich ebenfalls aus. Dabei kühlt es ab (Boyle's Law wieder, aber diesmal umgekehrt). Schließlich wird ein Gleichgewicht erreicht, so dass die erzeugte Wärme das Gas ausdehnt, während die Schwerkraft es komprimiert und das Gleichgewicht hält. Wörtlich ist ein Stern geboren.

Die magische Masse hierfür beträgt etwa das 0, 08-fache der Sonnenmasse. Alles, was diese Masse oder mehr hat, ist ein vollwertiger Stern. Wenn es eine kleinere Masse hat, ist es kein Stern. Man nennt es einen braunen Zwerg.

Braune Zwerge haben also eine obere Massengrenze. Aber was ist die Untergrenze? Wo ist die Grenze zwischen einem Planeten und einem Braunen Zwerg?

Jupiter hat eine Masse von 1/1000 der Sonne. Man hört manchmal, dass Jupiter ein gescheiterter Stern ist, aber das ist die schlechte Astronomie: Um ein Stern zu werden, müsste es mehr als 80 Mal so groß sein! Wenn es also ein ausgefallener Stern ist, ist es wirklich ein ausgefallener Stern. Aber wenn wir Masse hineinwerfen, wann wird daraus ein brauner Zwerg?

Die Antwort ist höchstwahrscheinlich niemals. Warum? Nun, wir kommen wieder in dumme, willkürliche Planetendefinitionen! Die meisten Astronomen denken, dass sich BDs wie Sterne ausbilden: Sie fallen unter ihrer eigenen Schwerkraft aus einer Gas- und Staubwolke zusammen. Planeten bilden sich jedoch aus der Materialscheibe, die einen Stern umkreist. Das ist kein Gravitationsprozess, sondern eher Fragmentierung und Anhäufung. Diese Unterscheidung ist jedoch etwas dumm: Sie könnten zwei Objekte haben, die beide genau gleich aussehen, eines jedoch aus einem Zusammenbruch der Schwerkraft und eines aus einer Scheibenfragmentierung. Der eine wäre ein brauner Zwerg und der andere ein Planet. Das ist dumm.

Aber was würdest du als Massenlimit verwenden? Es gibt wirklich nichts, was etwa zwischen etwas unterscheidet, das die 10-fache Masse des Jupiters hat, und etwas, das 20 hat. Ein massiver, aber ansonsten sind sie ziemlich gleich. Eine Massenbegrenzung zwischen Planet und BD ist also willkürlich, und Sie wissen, wie ich das fühle. Willkürliche Regeln machen keine Definition.

Die Astronomen täuschen also vor und sagen nur, dass etwas mehr als das 13-fache der Masse des Jupiters eine BD ist. Warum? Nun, theoretisch handelt es sich hierbei um die Obergrenze der Masse eines Objekts, das sich aus der Fragmentierung bilden wird. Nicht besonders befriedigend, oder? Es ist nicht für mich, aber da gehst du hin. Die Natur liefert uns nicht immer eine Linie im Sand mit der Aufschrift "Das sind Planeten, hier sind braune Zwerge". Um diese Masse wird das Deuterium, ein Isotop von Wasserstoff, verschmelzen. Das Problem hier ist, dass dies keine nachhaltige Energiequelle ist; Ein BD, das Deuterium verschmilzt, kann es nur einige Millionen Jahre halten, bevor es ausgeht. Was ist es dann? Und das Massenlimit ist nicht steinhart: Andere Faktoren (Abundanzen, Konvektion usw.) spielen eine Rolle, die die Dinge so verändern können, dass ein Objekt mit niedriger Masse Deuterium verschmelzen kann. Es gibt also eine körperliche Veränderung um 13 Jupitermassen - das Verschmelzen von Deuterium und nicht das Verschmelzen - es ist immer noch eine unscharfe Grenze.

Was uns schließlich zu dem Objekt in dem obigen Bild führt. Das helle Objekt ist ein Stern mit dem Namen CHXR 73. Es ist tatsächlich wirklich schwach, ein massenartiger roter M-Typ-Zwerg. Das schwächere Objekt ist jedoch CXHR 73b, sein Begleiter. Dies ist ein kürzlich veröffentlichtes Hubble-Bild des Paares, und Astronomen sagen, dass die Masse von 73b etwa das 12-fache der von Jupiter ist. Also, was ist es? Ein Planet oder ein Brauner Zwerg?

Die Masse zeigt an, dass es ein Planet ist. Aber und das ist ein großer, aber es ist wirklich weit von seinem Mutterstern entfernt: etwa 31 Milliarden Kilometer. Das ist etwa 200 Mal so weit wie die Erde von der Sonne entfernt, und nach allen Theorien ist das zu weit entfernt, als dass sich ein Planet bilden könnte. Die ursprüngliche Scheibe aus Junk, die den Stern umkreist, würde niemals so weit herauskommen, insbesondere um einen dinky Stern wie CXHR 73. So entstand höchstwahrscheinlich 73b aus dem Zusammenbruch der Schwerkraft aus der ursprünglichen Gaswolke, aus der der Primärstern entstand. Das macht ihn zu einem braunen Zwerg.

Ich finde das alles sehr dumm. Wir wissen vielleicht nie genau, wie sich 73b gebildet hat, und ich garantiere absolut, dass wir Objekte finden, die noch näher an der Linie liegen als diese, was noch mehr Verwirrung verursacht. Schlimmer noch: Wenn wir es auf eine Weise benennen, kann dies unser Urteil trüben. Wenn ich es als einen Planeten betrachte, könnte ich einige sternähnliche Qualitäten davon übersehen und umgekehrt. Deswegen kann das Etikettieren von Dingen nicht nur dumm sein, sondern der Wissenschaft schaden. Sie müssen sehr vorsichtig vorgehen.


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