K: Miksi Jupiterista ei tullut tähteä, vaikka se on pienintä tunnettua tähteä suurempi?

V: Lyhyt vastaus on: Jupiterissa ei ole riittävästi massaa, jotta sen ytimessä voisi käynnistyä ydinfuusio muuttamaan vetyä heliumiksi.

Jupiter on Aurinkokuntamme suurin planeetta, jonka pilvipeitteessaä on näkyvissä suuria myrskypyörteitä. Jupiterilla ei kuitenkaan ollut riittävästi massaa tullakseen tähdeksi.

 

Toinen vastaus on se, että tähtien ja planeettojen syntytapa ovat erilaisia. Tähdet syntyvät avaruuden kaasupilvissä luhistumalla pilveen syntyneen tiivistymiskeskuksen vaikutuksesta. Kun syntymässä olevan tähden massa on kasvanut riittävästi, sen ytimessä käynnistyy ydinfuusio. Alkuvaiheessa raskas vety, deuterium fuusioituu heliumiksi. Jos massa on reilusti enemmän kuin tähän rajaan saakka, ydinfuusiot jatkuvat tavallisen vedyn fuusiolla ja energiaa vapautuu huomattavasti enemmän kuin deuteriumin fuusiossa.

Ydinfuusioiden käynnistyessä, tiivistymiskeskuksen ja vastasyntyneen tähden ympärillä on edelleen kaasu- ja pölypilven materiaa hyvin runsaasti. Tähden tiivistyminen aiheuttaa itse tähden mutta myös sen ympäristössä olevan materian pyörimisliikkeen. Pyörimisliikkeen vaikutuksesta ylijäämämateriaalista syntyneen tähden ympärille muodostuu kertymäkiekko, jota kutsutaan protoplanetaariseksi kiekoksi.

Protoplanetaarisessa kiekossa käynnistyy merkittävä koostumuksen muutos. Aluksi se on aivan samaa materiaalia kuin tähden synnyttänyt kaasu- ja pölypilvi, mutta tähden energiatuotannon alkaessa sen säteilemä valo ja tähtituuli (hiukkasvirtaus tähdestä poispäin) puhaltavat kaasua etäämmäksi, suunnilleen nykyisen Jupiterin radan tuntumaan asti. Tähden lähelle jää vain metalleiksi kutsuttuja raskaampia alkuaineita. Nämä alkuaineet muodostavat nyt molekyylejä, ne edelleen erilaisia pienen pieniä mineraalihiukkasia. Mineraalihiukkaset yhdistyvät uv-valon vaikutuksesta syntyneiden sähköstaattisten varausten vaikutuksesta suuremmiksi hiukkasiksi jne. kunnes, pienet pölyhiukkaset ovat muuttuneet niin suuriksi kappaleiksi, että niiden välillä vaikuttaa jo merkittävä (ja voimakkaampi kuin sähkövoima) gravitaatiovoima.

Gravitaatio vaikuttaa kehitykseen tästä eteenpäin. Pölyhiukkaspilveen syntyy jälleen tiivistymiskeskuksia ja tihentymisaaltoja, jotka lopulta synnytti suuria kappaleita, useamman kilometrin kokoisia planetesimaaleja. Planetesimaaleja oli paljon ja ne jatkuvasti törmäilivät toisiinsa, hajosivat ja muodostivat uusia ja isompia kappaleita, kunnes planetesimaaleista oli syntynyt planeettoja.

Jupiterin syntyminen alkoi, kun sen kiertoradalle syntyi planetesimaaleista noin kymmenen Maan massainen kiviydin, joka keräsi ympäristöstään lisä pölyä mutta ennen kaikkea vetyä ja heliumia. Näin Jupiterista tuli Aurinkokuntamme suurin planeetta, joka hallitse muiden planeettojen syntyä merkittävästi. Jäljelle jääneistä planetesimaaleista syntyivät nykyiset asteroidit mutta suurin osa niistä poistui Aurinkokunnastamme lopullisesti. Jupiter mahtavalla gravitaatiollaan linkosi ne niin kauas avaruuteen, että paluuta ei ollut.

Miksi Jupiterin kasvu jäi nykyiselleen, vaikka Aurinkokunnassa näyttäisi olleen vieläkin enemmän vapaata materiaalia koon kasvattamiseen? Aurinkokunnan sisäosiin alkoi Jupiterin synnyn jälkeen muodostua kiviplaneettoja, jotka nykyisin tunnemme planeettoina Merkuriuksesta Marsiin. Näiden planeettojen muodostuminen varasi osan saatavilla olleista planetesimaaleista. Samaan aikaan Auringon voimistunut säteily ja aurinkotuuli puhalsi Jupiterin ulottuvilla olevan kaasun kauemmaksi avaruuteen, jopa pois koko Aurinkokunnan alueelta. Näin Jupiter jäi planeetaksi, jonka massa on vain yksi tuhannesosa Auringon massasta. Jupiterin massa ei riitä käynnistämään ydinfuusiota sillä siihen tarvittaisiin vähintään 85-kertainen massa. Suurimpien ruskeiden kääpiöiden massat ovat noin 0,1 Auringon massaa ja niiden ytimissä deuteriumin fuusio on mahdollinen.