Közismert tény, hogy szigorúbb értelemben az éjszakai égbolt „csillagai” közül néhány valójában nem is csillag, hanem bolygó (esetenként valami más, pl. szabadszemes üstökös). Azt már jóval kevesebben tudják, hogy a kettő közötti határvonal ugyan éles, de a megkülönböztetés azért okoz néha fejfájást a csillagászoknak.
A csillagok kategorizálása leggyakrabban szín és sugárzási teljesítmény (luminozitás) alapján történik. Előbbi a hőmérséklettel áll bonyolult, kvantummechanikai okokra visszavezethető kapcsolatban: történetesen minél forróbb a felszíne, a csillag annál kékebb (vagyis a helyzet éppen fordított ahhoz képest, amit a fürdőszobában tapasztalunk: ott ugyanis a vörös a forró és a kék a hideg). Utóbbi, amit lényegében fényességnek is tekinthetünk, a csillag méretéről árulkodik: egy objektum ugyanis nyilván akkor fényesebb, ha nagyobb felületen keresztül sugározhat.
A luminozitás alapján a csillagokat hat, különös hangzású névvel fölcímkézett kategóriába szokás sorolni: szuperóriások, fényes óriások, óriások, szubóriások, törpék és szubtörpék (csillagunk, a Nap hivatalosan egy törpe). Az alosztályok közti megkülönböztetés hátterében bonyolult, csillagmagokra és -légkörökre vonatkozó reakciók és mechanizmusok rejlenek, a lényeg azonban közös: egy csillag végső soron azért csillag, mert a belsejében nukleáris reakciók zajlanak, történetesen könnyű atommagok nehezebbekké tapadnak össze.
Kicsi csillagok, óriás bolygók
Az imént említett, óriásoktól törpékig terjedő felsorolás azt sejteti, hogy a csillagoknak van egy fényesség, tehát tulajdonképpen méret szerinti alsó határa – vagyis vannak olyan objektumok, amik ugyan még csillagokra emlékeztetnek kívülről, de viszonylag kicsik és a belsejükben már nem igazán folyik nukleáris reakció. Egészen világos, hogy az ilyen objektumokat azért még nem vehetjük egy kalap alá a közismert értelemben is vett bolygókkal (ilyeneket eddig ugyanis csak csillagok körül figyeltünk meg, míg a csillagszerű képződmények „szólóban” is előfordulhatnak), így ezeket a „lefulladt” csillagokat barna törpéknek keresztelték el.
A barna törpék belsejében is beindulhatnak magreakciók, ezek azonban nem azok a klasszikus folyamatok, mint a normális csillagok belsejében, hanem mások – ettől függetlenül energia felszabadulásával járnak, vagyis a barna törpék saját sugárzással rendelkeznek (ellentétben pl. a Holddal, ami ugye csak a Nap fényét tükrözi). Ez azonban meg ahhoz nem feltétlenül elég, hogy egy objektumtól teljesen elvitassuk a bolygó címet, és egyből barna törpévé kiáltsuk ki: Naprendszerünk gázóriásai közt is jellemző ugyanis, hogy több energiát sugároznak kifelé, mint amennyit a Naptól kapnak. Ennek oka abban rejlik, hogy keletkezésükkor ezek a planéták összehúzódáson mentek keresztül, ahol a gravitációs energia hővé alakult (hasonlóan ahhoz, ahogy a zuhanó tégla esetében is a gravitáció a mozgási energia növekedéséhez járul hozzá) – ez raktározódott el a belsejükben úgy, hogy még mára is maradt belőle.
Ami alapján a barna törpék tartományát precízen be lehet lőni, az a tömeg (ez legalább olyan fontos, mint a szín vagy a fényesség, csak nehezebb kimérni; valójában szoros összefüggésben állnak egymással): a hivatalos definíció szerint a barna törpék tömege legalább tizenháromszorosa a Jupiterének, míg felső határnak kb. a 80 jupitertömeget szokás megtenni.
Vörös törpék
Az igazi kihívás a barna törpék és a nagyon kicsiny tömegű csillagok megkülönböztetése: ezeket együttesen vörös törpéknek hívjuk. Tulajdonképpen az összes paraméterükben megegyeznek, az egyetlen eltérés az, hogy a kis csillagok belsejében más reakciók zajlanak – mivel ezek mélyen a csillag gyomrában folynak, nem lehet közvetlenül érzékelni a különbséget, más eszközhöz kell folyamodnunk.
A modellek alapján a barna törpék sok lítiumot tartalmaznak: ez belső szerkezeti sajátosságaik miatt van így (az objektum anyaga nem elég forró, továbbá nem keveredik át eléggé). A cél tehát a lítium detektálása: amennyiben ez sikerül, minden bizonnyal barna törpével van dolgunk.
A csillagászat egyik legnagyobb eredménye, hogy a különféle égitestek anyagi összetétele pusztán a szín alapján megállapítható (asztrospektroszkópia). A dolog mögött egyszerűen fölvázolható elv húzódik meg: bizonyos atomok elnyelik a fény egyes összetevő színeit,vagyis ezek a színek nem jutnak el a Földig, így hiányukból tudunk következtetni az őket föltartóztató atomok jelenlétére.
A törpék sorsa
Az asztrofizika egyik legsarkosabb állítása az, hogy minél kisebb tömegű egy csillag, annál tovább él (annál tovább képes sugározni; a számítások azt mutatják, hogy ha egy csillag tömege megkétszereződne, akkor ugyan duplája volna a reakcióba vihető anyag mennyisége, de a földolgozási ütem is kb. 10-szer gyorsabb). A vörös törpék ennek tükrében igen hosszú életűek: ez jó, mert ez az idő kellően hosszú ahhoz, hogy esélyt adjon az élet kifejlődéséhez egy vörös törpe körüli bolygón.
Ez rányomja bélyegét kutatásuk jövőjére is: a pontosabb kategorizálás majd segítheti az elméletek letisztulását, ez pedig nagyban hozzájárulhat ahhoz, hogy fizikai és kémiai természetüket mind jobban megismerjük.