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La più piccola stella conosciuta nella galassia della Via Lattea si chiama EBLM J0555-57Ab, una nana rossa distante 600 anni luce. Con un raggio medio di circa 59.000 chilometri, è solo di pochissimo più grande di Saturno, ciò la rende la più piccola stella conosciuta per supportare la fusione dell'idrogeno nel suo nucleo, il processo che mantiene le stelle in fiamme fino a quando non esauriscono il carburante.
Nel nostro Sistema Solare, ci sono due oggetti più grandi di questa stella giovane. Uno è il Sole, ovviamente. L'altro è Giove, che arriva ad un raggio medio di 69.911 chilometri. Allora perché Giove è un pianeta e non una stella? La risposta breve è semplice: Giove non ha abbastanza massa per fondere l'idrogeno in elio. EBLM J0555-57Ab è circa 85 volte la massa di Giove. Ma se il nostro Sistema Solare fosse stato diverso, Giove avrebbe potuto accendersi in una stella?
Il gigante gassoso potrebbe non essere una stella, ma Giove è ancora un grosso problema. La sua massa è 2,5 volte quella di tutti gli altri pianeti messi insieme. Solo che, essendo un gigante gassoso, ha una densità davvero bassa: circa 1,33 grammi per centimetro cubo; La densità terrestre, a 5,51 grammi per centimetro cubo, è poco più di quattro volte superiore a quella di Giove. Ma è interessante notare le somiglianze tra Giove e il Sole. La densità del Sole è di 1,41 grammi per centimetro cubo. E i due oggetti sono molto simili dal punto di vista compositivo. In massa, il Sole è circa il 71% di idrogeno e il 27% di elio, mentre il resto è costituito da tracce di altri elementi. Giove in massa è circa il 73% di idrogeno e il 24% di elio.
È per questo motivo che Giove è talvolta chiamato una stella fallita. Stelle e pianeti nascono attraverso due meccanismi molto diversi. Le stelle nascono quando un denso nodo di materiale in una nube molecolare interstellare collassa sotto la sua stessa gravità girando mentre si avvia in un processo chiamato collasso delle nuvole. Mentre gira, si avvolge in più materiale dalla nube intorno ad esso in un disco di accrescimento stellare.
Man mano che la massa e quindi la gravità cresce, il nucleo della stella piccola viene schiacciato sempre più, il che lo fa diventare sempre più caldo. Alla fine, diventa così compresso e caldo, che il nucleo si accende e la fusione termonucleare prende il via. Secondo la nostra comprensione della formazione stellare, una volta che la stella ha finito di accrescere materiale, rimane un sacco di disco di accrescimento. Questo è ciò di cui sono fatti i pianeti.
Gli astronomi pensano che, per i giganti gassosi come Giove, questo processo inizi con piccoli pezzi di roccia ghiacciata e polvere nel disco. Mentre orbitano attorno alla stella neonata, questi frammenti di materiale iniziano a scontrarsi, attaccandosi insieme grazie all'elettricità statica. Alla fine, questi grumi in crescita raggiungono una dimensione abbastanza grande, circa 10 masse terrestri, da poter attrarre gravitazionalmente sempre più gas dal disco circostante.
Da quel momento, Giove è gradualmente cresciuto fino alla sua massa attuale, circa 318 volte la massa della Terra e 0,001 volte la massa del Sole. Una volta che ha assorbito tutto il materiale che era a sua disposizione, a un certo punto al di sotto della massa richiesta per la fusione dell'idrogeno, ha smesso di crescere. Quindi, Giove non è mai stato nemmeno vicino a crescere abbastanza da diventare una stella. Giove ha una composizione simile al Sole non perché fosse una "stella fallita" ma perché è nato dalla stessa nube di gas molecolare che ha dato vita al Sole. Esiste una diversa classe di oggetti che possono essere considerati "stelle fallite". Queste sono le nane brune e riempiono quel divario tra giganti gassosi e stelle.
A partire da oltre 13 volte la massa di Giove, questi oggetti sono abbastanza massicci da supportare la fusione del nucleo, non di idrogeno normale, ma di deuterio. Questo è anche noto come idrogeno "pesante"; è un isotopo di idrogeno con un protone e un neutrone nel nucleo invece di un solo protone. La sua temperatura e pressione di fusione sono inferiori alla temperatura e alla pressione di fusione dell'idrogeno. Poiché si verifica a una massa, temperatura e pressione inferiori, la fusione del deuterio è un passo intermedio sulla strada della fusione dell'idrogeno per le stelle, poiché continuano ad aumentare la massa. Ma alcuni oggetti non raggiungono mai quella massa; queste sono conosciute come nane brune.
Per un po' dopo che la loro esistenza è stata confermata nel 1995, non è stato noto se le nane brune fossero stelle sottodimensionate o pianeti troppo ambiziosi; ma diversi studi hanno dimostrato che si formano proprio come le stelle, dal collasso delle nuvole piuttosto che dall'accrescimento del nucleo. E alcune nane brune sono persino al di sotto della massa per la combustione del deuterio, indistinguibili dai pianeti.
Giove è proprio sul limite di massa inferiore per il collasso delle nuvole; la più piccola massa di un oggetto di collasso della nube è stata stimata in circa una massa di Giove. Quindi, se Giove si fosse formato dal collasso della nube, potrebbe essere considerato una stella fallita. Ma i dati della sonda Juno della NASA suggeriscono che, almeno per un periodo, Giove ha avuto un nucleo solido e questo è più coerente con il metodo di formazione dell'accrescimento del nucleo. La modellazione suggerisce che il limite superiore per la massa di un pianeta, che si forma attraverso l'accrescimento del nucleo, è meno di 10 volte la massa di Giove. Quindi, Giove non è una stella fallita. Ma pensare al perché non lo è può aiutarci a capire meglio come funziona il cosmo. Senza di essa, noi umani potremmo non essere nemmeno stati in grado di esistere.