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木星為什麼沒成為恒星

生活 更新时间:2024-11-14 13:27:19

木星是太陽系内最大的行星,它以其巨大的質量和強大的引力,吸引了大量來自太陽系外的小行星,或偏離它們的運行軌道,或直接将它們拉入“懷抱”,從而極大減少了這些系外天體對太陽系内部的威脅,特别是對地球來說,有效保障了生命安全,可以說,木星是地球生命的“保護神”。

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木星的質量十分巨大,是太陽系内其它7個行星質量總和的2.5倍,是太陽系内一個“巨無霸”的存在,然而它也終究處于行星的行列。前幾年,科學家在太陽系外,發現了一顆看上去比木星還要小的恒星,你沒看錯,體積的确比木星要小,然而它的身份卻“升級”了,是一顆實打實的恒星。這裡,有些朋友估計就有疑問了,為什麼木星比這顆恒星要大,沒有變成恒星呢?

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木星是一顆失敗的恒星

木星是太陽系内,除太陽以外,無論是質量還是體積,都是最大的行星,沒有之一。從體積上看,木星的直徑14.3萬公裡,體積是地球的1300多倍。從質量上看,它的質量達到1.9*10^24噸,是地球的318倍。其圍繞太陽公轉的軌道偏心率僅為0.049,公轉周期為11.86地球年。

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從結構和組成來看,木星從外到内,可以依次劃分為大氣層、液态氫層、金屬氫層以及由矽酸鹽和鐵等組成的内核。其中,在大氣層中,主要成分是氫和氦,其質量占比達到75%和24%,剩餘的1%為甲烷、水蒸氣、氨、乙烷、硫化氫等。可以看出,除内核以外,木星的組成物質,與太陽基本差不多。

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可以說,木星已經具備了變為恒星的“雛形”,而且圍繞它運行的衆多衛星,俨然像一個小型的“恒星系統”。由于木星的質量巨大,如果有一天太陽消失了,有科學家推測,木星還能憑借着其巨大的吸引力,将外圍的一些天體都吸引過來,形成一個全新的天體系統。

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雖然木星看上去具備了恒星的“資質”,但是有一個“硬性約束标準”它沒有達到,那就是質量,這個是“緻命傷”,使得它的内部無法繼續坍縮形成更高的溫度和壓力,所以無法進行核聚變,不能對外持續發出光和熱。所以,從某種意義上來說,木星實質上可以被稱為一顆“失敗的恒星”。

科學家發現的“迷你”版恒星

2017年,劍橋大學的科研團隊,在距離地球約600光年的繪架座方向,即天鴿座以南、劍魚座以北、緊靠首船底座的區域,發現了一顆恒星,被命名為EBLM J0555-57Ab,該恒星位于一個三星系統中,該系統中另外兩顆恒星與太陽屬于同一類型,都為黃矮星,沒有什麼出奇的地方。

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不過,EBLM J0555-57Ab卻引發了科學家們的濃厚興趣,因為觀測出的該恒星半徑僅為5.9萬公裡,僅是木星半徑的84%,與太陽系行星“老二”土星的半徑幾乎相當。别看它的體積這麼小,但它卻是一顆真實版的恒星,因為其内部實打實地在發生着核聚變,向外也時刻散發出光和熱。

那麼,為何這麼一顆體積這麼小的“迷你版”恒星,内部能夠産生核聚變反應呢?這就得從恒星産生的兩個必要條件來進行解釋。第一個條件是核聚變的原料,較小的恒星内部,必須要擁有足夠多的氫,才能為最“基礎”的氫核聚變提供源源不斷的物質來源。這個條件,對于宇宙中大多數的氣态行星以及恒星來說,都不是問題,畢竟氫是宇宙中含量最為豐富的元素。

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第二個條件是質量。隻有當一個天體的質量達到一定程度,在自身重力作用下,能夠持續發生向内的坍縮效應,從而使核心處的溫度和壓力不斷提升,當溫度和壓力環境到達一定的臨界,提升了“量子隧穿”現象的發生概率,使得少部分質子打破了強大的原子核相互排斥作用,而進入另外一個氫原子核之中,引發氫核聚變反應。恒星的質量越大,内部的溫度和壓力就會越高,發生量子隧穿效應的幾率就高,内核的聚變反應就越強烈。

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據科學家們測算,隻有達到太陽質量的0.08倍的星體,才具備變為恒星的基本條件,也就是0.08倍的太陽質量,是變為恒星的底線。EBLM J0555-57Ab這顆恒星的質量,為太陽質量的0.081倍,可以說正好“壓線”,如果再低那麼一點點,那麼其内核的氫核聚變就很難長期維持,就不能演化為恒星,隻能變成一顆褐矮星了。

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木星的質量僅為太陽的千分之一,距離成為恒星的“底線”還相距甚遠,因此是不能依靠自身重力的坍縮作用,在内核區域産生核聚變反應,因此形成不了恒星。

木星以後會有機會嗎?

如果要達到成為恒星的最低标準,木星的質量起碼要達到目前的80倍以上。雖然木星現在可以依靠自身很強的引力,将衆多小行星拉進來為自己增加份量,但是增加的這些質量,與木星本身的質量相比,仍然過于微小。

即使是幾十億年之後,太陽進入生命末期,即使木星屆時能夠将其它行星和衛星全部收為己有,那麼也隻能增加0.4倍的木星質量,畢竟太陽系内,除了太陽之外,剩餘的“原材料”實在是太少了。都拿來為木星所用,缺口依然很大。

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所以,木星今生想成為恒星的夢想,肯定是不能實現了,除非以後太陽系分崩離析,木星被别的恒星所拉攏,投入新恒星的懷抱,才能以“原材料”的身份體驗一把作為恒星的滋味。

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