نگاهی به آنچه که یک ستاره را به ستاره بدل می‌کند

با وجود اجرام زیادی که بین ستاره‌های کوچک و سیاره‌های غول‌آسا قرار می‌گیرند، محققان در تلاشند تا یک پاسخ ساده برای این سؤال پیدا کند. خلاصه‌تر بگوییم، منظور دوپوی «جرم» است.

جرم مهم‌ترین ویژگی ستاره‌ها است زیرا روند زندگی آن‌ها را تعیین می‌کند

زمین ما به خاطر قرار گرفتن خورشید در محدوده‌ی طلایی، به حیات خود ادامه می‌دهد. جرم آن برای حفظ همجوشی هسته‌ای درون‌هسته‌ای به مدت میلیاردها سال کافی است. همین مسئله شرایط را برای ظهور و رشد حیات در سیاره‌ی ما فراهم کرده است.

اجرام کم‌جرم‌تر مثل کوتوله‌های قهوه ای هم مثل کوتوله‌های شبه‌ستاره‌ای هستند که نسبت به زمین جرم بیشتری دارند اما این جرم آنقدر کافی نیست که به عنوان یک ستاره‌ درنظر گرفته شوند.

اغلب اوقات به آن‌ها ستاره‌های شکست‌خورده گفته می‌شود که در سراسر پهنای کیهان وجود دارند اما درخشش بسیار کم آن‌ها باعث شده مطالعه‌ی آن‌ها سخت شود.

این اجرام اسرار‌آمیز که اولین بار ۵۰ سال پیش مورد مطالعه قرار گرفتند به پر کردن شکاف بین ستاره‌ها و سیاره‌ها کمک می‌کنند اما این اولین بار نیست که ستاره‌شناسان به مطالعه‌ی دقیق آن‌ها می‌پردازند. به گفته‌ی دوپوی:

وقتی به بررسی و مشاهده‌ی ستاره‌ها در شب می‌پردازیم تنها بخشی از داستان را می‌بینیم. هر جرمی را نمی‌توان یک ستاره درنظر گرفت و دلیل شکست این فرآیند به اندازه‌ی دلیل موفقیت آن حائز اهمیت است

ستاره‌هایی مثل خورشید بر اثر واکنش‌های هسته‌ای به حیات خود ادامه می‌دهند که این واکنش همان تبدیل ذخیره‌ی هیدروژن به هلیوم در هسته‌های آن‌ها است.

این واکنش‌های یکسان به توصیف درخشش یک ستاره‌ی پرنور کمک می‌کنند، هرچقدر هسته داغ تر باشد، انعفالات هسته‌ای شدید‌تر هستند و سطح ستاره درخشان‌تر خواهد بود. طبق انتظار، ستاره‌های کم‌جرم‌تر ، هسته‌های سردتری دارند و فعل و انفعالات نیز در آن‌ها کندتر است.

نگذارید نام کوتوله‌های قهوه‌ای شما را فریب دهد، آن‌ها همیشه هم قهوه‌ای نیستند. رنگ این شبه‌ستاره‌ها پس از شکل‌گیری قرمز می‌شود، سپس با سوختن در طول تریلیون‌ها سال به رنگ سیاه درمی‌آیند.

دلیل این مسئله هم این است که کوتوله‌های قهوه‌ای با این که وزن بیشتری نسبت به بزرگترین سیاره‌ها دارند اما جرم آن‌ها به قدری نیست که هسته‌ی آن‌ها برای حفظ انفعالات هسته‌ای به اندازه‌ی کافی داغ شود. در دهه‌ی ۶۰ میلادی، ستاره‌شناسان اعلام کردند که باید یک محدودیت‌ جرمی برای همجوشی وجود داشته باشد. دوپوی در نشست AAS خود توضیح می‌دهد:

 این محدوده‌ی انرژی که به صورت ثابت در فضا پخش می‌شود، تجدیدپذیر نیست. اجرامی که جرم آن‌ها زیر این محدوده قرار دارد، برای همیشه سرد می‌شوند.

مطالعات گذشته‌ی تکامل شبه‌ستاره‌ای نشان داده‌اند که مرز بین کوتوله‌های قرمز (کوچکترین ستاره‌ها) و کوتوله‌های قهوه‌ای تقریبا برابر با ۷۵ برابر جرم ژوپیتر ( یا ۷ الی ۸ درصد جرم خورشید هستند). اما تا کنون، این اندازه‌گیری مستقیما ثابت نشده است.

دوپوی و مایکل لویی از دانشگاه هاوایی، به کمک قدرتمندترین تلسکوپ‌های روی زمین ده سال گذشته را  صرف مطالعه‌ی ۳۱ زوج کوتوله‌ی قهوه‌ای کرده‌اند. این کار به کمک  رصدخانه‌ی کِک و تلسکوپ هاوایی‌فرانسه‌کانادا و همین‌طور هابل صورت گرفت.

با تحلیل عکس‌های یک دهه، دوپوی و لیو اولین مطالعه‌ی بزرگ در مورد جرم کوتوله‌های قرمز را انجام دادند.

به گفته‌ی دوپوی، یک جسم باید جرمی برابر با ۷۰ ژوپیتر داشته باشد تا همجوشی هسته‌ای در آن شکل بگیرد و به یک ستاره تبدیل شود؛ که کمتر از جرم پیشنهادی است.

این دو  محقق یک برش دمایی را نیز تعیین کردند که بر اساس آن هر جسم خنک‌تر از ۱۶۰۰ کلوین (تقریبا ۱۳۱۵ درجه‌ی سلسیوس و ۲۴۰۰ درجه‌ی فارنهایت) در دسته‌ی کوتوله‌های قهوه‌ای قرار می‌گیرد.

این مطالعه به ستاره‌شناسان در درک بهتر ظهور و شکل‌گیری ستاره‌ها یا نمونه‌هایی که احتمال وجود کوتوله‌های قهوه‌ای رد می‌شوند، کمک می‌کند. همچنین می‌تواند دیدگاه جدیدی را در مورد شکل‌گیری سیارات ارائه دهد؛ زیرا موفقیت یا شکست در شکل‌گیری ستاره‌ها تأثیر مستقیمی بر شکل‌گیری منظومه‌های ستاره‌ای دارد.