A csillagok mérete és tömege nagyon különböző lehet (1. ábra). Régóta nagy kérdés, mekkora lehet a csillagtömeg alsó és felső határa.
Egy csillag belsejében, egyensúlyi állapotban a hőmérséklettől függő gáznyomás tart egyensúlyt a gravitáció hatásával, a külsőbb rétegek súlyából származó összehúzó hatással. (Azaz stabil állapotban a magban történő fúziós energiatermelésből származó kifelé ható nyomásnak és a felette lévő rétegek súlyából származó befelé ható összehúzó hatásnak éppen ki kell egyenlítenie egymást.) A legkisebb  vörös törpe csillagok tömegének alsó határa 0,075-0,080 Nap-tömeg, azaz 75-80 Jupiter-tömeg. E méret alatt már nem jön létre az égitest magjában olyan magas hőmérséklet, hogy a hidrogén atommagok (a protonok) héliummá egyesüljenek, vagyis nem indul be számottevő fúziós enegiatermelés. (Az azonos töltésű protonok közötti elektromos taszítás ugyanis olyan erős, hogy csak óriási sebesség mellett, azaz magas hőmérséklet esetén ütközhetnek egymással.) Az ennél kisebb égitestek a barna törpék.

A legnagyobb tömeget elméletileg 100-120 Nap-tömegnél feltételezték, de van olyan modell is, amely egészen 1000 Nap-tömegig valószínűsíti a lehetséges csillagtömeg felső határát. E fölött a belső nyomás a kialakulás után szinte rögtön szétveti a csillagot, szupernóvaként felrobban. Nézzük meg, mi a helyzet megfigyelési szempontból!

Korábban találtak olyan objektumokat (pl. a Pisztoly-csillag, R136 a Nagy Magellán Felhőben), amelyeket az abszolút fényességük alapján több száz Nap-tömegűnek feltételezhetünk. Nem kizárható azonban, hogy ezek valójában szoros kettőscsillagok, vagy két csillag összeütközése során létrejött, átmeneti állapotban lévő, rövid életű égitestek.

A Hubble-űrtávcsővel felvételeket készítettek az egyik nagy tömegű, nagyon fiatal (2-2,5 millió éves), több mint 2000 csillagot tartalmazó halmazról, az Arches (Ívek) csillagcsoportról. Ez a halmaz a Tejútrendszer központi vidékén, tőlünk 25000 fényévre található. Ha vannak nagyon nagy tömegű csillagok, akkor az ilyen halmazban biztosan elő kellene fordulniuk. Statisztikai becslés alapján legalább 20-30 csillag esne a 130-1000 Nap-tömeg tartományba, ám ilyeneket egyáltalán nem találtak. A megfigyelt csillagok tömege legfeljebb 130-szorosa volt a Napénak. Számos más, fiatal csillaghalmazt megvizsgálva hasonló eredményre jutottak. Mindezek alapján a csillagtömeg felső határára jelenleg a 150 Nap-tömeget fogadják el. Az viszont elképzelhető, hogy a régmúltban, amikor más volt a csillagközi anyag összetétele, még születhettek nagyobb tömegű csillagok.

Szatmáry Károly
2005. június
HST Press Release 2005/05, Nature 2005. március