El tiempo disponible no determina la masa mínima de un "planeta" que se forma a partir de una nube de gas (las definiciones de qué es un planeta son bastante resbaladizas, y algunos dirían que este no es un planeta) . El proceso de colapso es rápido: menos de un millón de años. Sin embargo, hay una masa mínima, y a lo que te refieres es a algo conocido como límite de fragmentación .
Una nube se vuelve inestable y se derrumba si su masa excede la masa de Jeans . La masa de Jeans depende de la temperatura a la potencia de 3/2 e inversamente de la raíz cuadrada de la densidad de la nube.
METROJ∝T3 / 2ρ1 / 2
Cuando una nube de gas se derrumba, su densidad aumenta. Si es capaz de irradiar calor de manera eficiente, entonces su temperatura puede permanecer más o menos constante y, por lo tanto, la masa de Jeans
disminuye . Esto permite que la nube se fragmente en pedazos más pequeños.
Por lo tanto, la masa mínima que puede colapsar aislada se establecerá según el valor más pequeño que la masa de Jeans pueda alcanzar a medida que avanza el colapso. A su vez, este límite de fragmentación se establece cuando la nube se vuelve opaca a su propia radiación, que ocurre cuando la densidad se vuelve lo suficientemente grande. En este punto, la nube ya no puede deshacerse eficientemente de todo el calor que se genera en su interior por el trabajo realizado por la gravedad al aplastarla. La temperatura aumenta y la masa de Jeans deja de disminuir. Ahora, la nube aún puede colapsar, pero no se dividirá en trozos más pequeños.
El límite de fragmentación es difícil de calcular con precisión, ya que depende de la dinámica 3D turbulenta de una nube en colapso y también de si la nube está girando. En general, se cree que está en el rango de una a unas veces la masa de Júpiter (por ejemplo, Whitworth y Stamatellos 2006 ). Esto está muy por debajo de la masa mínima para la fusión de hidrógeno de aproximadamente 75 masas de Júpiter o la fusión de deuterio de aproximadamente 13 masas de Júpiter.
Se puede encontrar evidencia de que tales objetos pueden existir en las respuestas a las preguntas relacionadas ¿ Cómo se descubren los planetas rebeldes? y ¿Hay alguna evidencia sólida de que existan planetas rebeldes?