Diese Frage wurde inspiriert von:
Ist die Grenze zwischen Planetenmasse und Sternmasse klar?
Mit anderen Worten, wenn man einen Planetenkörper Brauner Zwerg mit fast 75 nimmt
(PDF-Link), z. B. ein Kilogramm hinzugefügt, würde es dann die Kernfusion starten, als ob "jemand einen Lichtschalter umgelegt hätte"? (Aus Mangel an einer besseren Analogie.)
Ja, viele andere Faktoren sind mir bekannt, z. B. die Zusammensetzung des (Exo-)Planeten Brauner Zwerg, Schichtungsschichten, innere Struktur usw.
Umgekehrt, wenn dies keine scharfe Grenze ist, was passiert dann in den 70-75er Jahren im Inneren von braunen Zwergobjekten von Planetenkörpern?
Massenbereich?
Nachdem ich den oben angegebenen PDF-Link (von Prof. Taylor) und Robs Antwort unten überprüft hatte, bemerkte ich, dass meine ursprüngliche Terminologie fehlerhaft war. „Brauner Zwerg“ ist der passende Begriff anstelle von „planetarischer Körper“. Beachten Sie auch, dass der „10 mal so groß wie Jupiter“-Exoplanet sich der Größengrenze eines „Planeten“ nähert.
Die grundlegende Physik hier ist, dass der Virialsatz uns sagt, dass sich ein Protoplanet/Stern, wenn er Energie abstrahlt, zusammenzieht und sein Inneres heißer wird. Es wird schließlich entweder heiß genug, um die Kernfusion zu beginnen, oder dicht genug, dass die Elektronenentartung den Stern unterstützt und er von dort aus abkühlen kann, ohne in der Mitte heißer zu werden.
Es gibt mindestens vier Gründe, warum diese Grenze zwischen Stern und Planet etwas verschwommen ist
Die Kernfusion für verschiedene Arten wird bei ganz unterschiedlichen Temperaturen initiiert. Deuterium und Lithium schmelzen bei niedrigeren Temperaturen als Wasserstoff. Dies bedeutet, dass Objekte mit geringerer Masse (etwa 13 bzw. 60 Jupitermassen) diese Arten verschmelzen werden. Konventionell werden diese jedoch nicht als Sterne bezeichnet, da die Häufigkeit dieser Arten zu gering ist, um genügend Kraft bereitzustellen, um die Kontraktion zu stoppen (siehe unten).
(Und ich denke, das beantwortet die Hauptpunkte Ihrer Frage) Die Kernfusion schaltet sich nicht wie ein Lichtschalter ein. Es sind die Protonen im hochenergetischen Schweif der Maxwell-Boltzmann-Verteilung, die daran teilnehmen, und dies ist eine kontinuierliche Verteilung. Bei jeder bestimmten Energie ist die Population "geeigneter" Protonen eine Funktion der Temperatur. Es ist jedoch eine steile Funktion der Temperatur (z für die pp-Kette), so dass die Initiierung der Fusion in gewisser Hinsicht plötzlich erfolgt, aber nicht augenblicklich. Der Punkt, an dem ein Star ein Star wird, ist nicht so genau definiert. Bei Sternen wie der Sonne können Sie den Punkt nutzen, an dem der Radius nicht mehr kleiner wird, wenn die Kernfusion die gesamte vom Stern abgestrahlte Energie liefert. Aber manchmal wird ein Kriterium verwendet, das besagt, dass 99 % der Leuchtkraft des Sterns aus der Fusion stammen müssen. In jedem Fall gibt es Objekte mit einer Masse knapp unterhalb dieser Grenze, bei denen Fusionsreaktionen stattfinden, aber nur mit einer Geschwindigkeit, die die Kontraktion verlangsamt und die Leuchtkraft des Objekts nicht vollständig liefert. Solche Objekte werden sich weiter zusammenziehen, dichter werden und schließlich durch den Elektronenentartungsdruck gestützt werden. Von dort,
Die Schwellenmasse für den Übergang zu einem Objekt, das seine ganze Leuchtkraft durch Fusion liefern kann, hängt von der Zusammensetzung des Objekts ab. Objekte mit geringer Metallizität haben eine höhere Schwellenmasse. Der Unterschied ist gering, aber nicht zu vernachlässigen. Die Schwelle liegt wahrscheinlich bei etwa 80 Jupitermassen für Objekte mit geringer Metallizität.
Viele würden das Unterschreiten einer Masseschwelle nicht als gute Definition für einen "Planeten" ansehen. Während viele Astronomen Objekte zwischen den Brennschwellen von Deuterium und Wasserstoff als „Braune Zwerge“ und nicht als Planeten bezeichnen würden, argumentieren andere, dass der Entstehungsprozess (um einen Stern herum und vielleicht mit einem felsigen oder eisigen Kern) der entscheidende sein sollte planetarische Merkmale. Dies ist wirklich eine Verwischung der Grenze Planet/Brauner Zwerg, bedeutet aber, dass es wahrscheinlich überhaupt keine Planet/Stern-Grenze gibt!
Der Beginn der Fusion hat keine perfekt scharfe Temperaturgrenze. Wenn die Temperatur ansteigt, beginnt es allmählich, wenn die (wenigen) schnellsten Atome in der Geschwindigkeitsverteilung genügend Energie haben. (Aufgrund des Gaußschen Abfalls der Verteilung sollte es ziemlich scharf sein.)