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一颗失败的恒星“伪行星”存在于太阳系中

作者:太空生物学·黄媂

众所周知,木星是太阳系八大行星中体积最大,自转最快的行星,从内向外排行的第5颗行星,它是颗巨型星,主要成分是氢,质量是太阳的1‰,木星有变成恒星的潜质吗?

图解:Jupiter·木星

当一颗天体的压力和收缩引力平衡时,恒星就形成了

首先,恒星诞生最初一般都是一团密度均匀、稀薄的星际气体演变而来的,最初这些气体中心的星际物质,在引力的作用下相互地吸引,然后聚集在一起,这样就慢慢的变大,变大之后吸力也越来越大,就像滚雪球一样,周边的物质聚集的越来越多,这就导致了中心的密度不断的增加,受到的压力也增加,继而温度升高,当这个中心的压力和温度达到了一定界限之后,中心部分就会向外开始放出辐射,自身压力和收缩引力平衡时,这样一颗新的恒星就诞生了。

图解:恒星诞生过程示意图

其次,恒星的结构分为几个部分:非固态、液态以及气态的第四态等离子。

这几部分构成的恒星最显著的特征就是自身可以发光,像是我们地球围绕的太阳,就是一颗典型的恒星,为太阳系提供光和热。

图解:恒星结构示意图

在上述中,我们已经知道恒星诞生有两个条件:

  • 第一、核聚变需要的氢元素。
  • 第二、要拥有足够的质量。

因为只有质量达到一定程度后,核心区域才会产生足够的温度和压强,木星作为太阳系内质量和体积最大的行星,大气层内氢元素占比为75%、氦元素占比为24%,有趣的是这些元素的占比与太阳的氢氦分布也基本相同,太阳的氢元素占太阳质量的3/4,早在上世纪就已经发现,木星释放出来的热能是其自身吸引太阳热能的2.7倍,也就是说木星的内核也像太阳的核心一样在进行热核反应,发现木星有任何反应,是探测器在经过木星时检测到木星的温度比预计的要高,而且木星的结构与太阳非常相似,由氢和氦组成大气层,而且木星的结构与太阳非常相似,由氢和氦组成大气层,而且都有一颗固态金属组成的核心。

图解:木星结构示意图

虽然体积远不及太阳的1%。但在宇宙中已知最小的恒星“EBLM J0555-57Ab”甚至比木星还小,而且越是这种质量较小的迷你恒星寿命远超过其它大型恒星,在这些迷你恒星附近更容易找到另外文明的踪迹,以我们的太阳为标准质量,在0.075~0.5倍太阳质量的红矮星就是宇宙中质量最小的恒星,所以说恒星的质量下限就是0.075倍太阳质量,因此,木星只要达到这个质量,其核心区域的温度和压强就能点燃氢元素产生核聚变反应,从而让木星“蜕变”成一颗红矮星。

木星实际上就是一颗失败的恒星

或者说木星其实就是,太阳形成时的留下来的氢氦残渣,为什么这么说呢?

太阳大约诞生于50亿年前,当时在太阳系的位置是一片原始星云,称之为“太阳星云”。这个时候还没有太阳,而在星云的中心位置物质密集,这个时候物质不断聚合,形成一颗初期的小天体,这个天体通过自身的引力不断吸附凝聚周围的大量物质向它靠拢,而随着它的质量越来越大,有一天它的质量达到了木星质量75倍的时候,其内部中心的位置终于开始发生氢核聚变,星核内核聚变被点燃,它开始向恒星转变。

太阳刚刚形成的时候,它的周围围绕了无数颗各类星体,它们有大有小,数量多到无法估计,这些天体当中就有8大行星,其中包括木星和地球,因为太阳最早形成,所以它的质量也是最大,当它的质量越来越大,能够吸引的天体和物质也就越来越多,因此,当时还处于太阳系早期的时候,太阳系大部分的物质都被它吸附过去,不断壮大自身,最后太阳系99.86%的物质都被太阳吸收了,它也终于演化到现在的太阳规模,成为真正的恒星。

图解:太阳诞生时期

木星比太阳晚一步形成,可就是这么一个时间差,却让木星无缘恒星。

最初的木星轨道并没有现在这么靠外,而是距离太阳很近的位置,木星的质量在当时是仅次于太阳,如果不是后来天体的不断撞击,将木星逐渐偏离,远离了太阳中心的位置,说不定后面也可以形成另一颗恒星。太阳系就会成为一个双星系统,可惜太阳形成的早期太阳系的动荡很厉害,尤其是中心位置,物质密集、天体众多,太阳早一步形成,它的质量已经有了一定规模,所以不怕这些小天体的撞击。

可当时的木星也没有现在的体积,还只是一个小天体,被其他天体撞击到离太阳更远的位置后,它想要成为恒星就非常困难了,原因就是离当时太阳星云中心越远的位置,物质越稀少,天体也稀少,这个时候木星由于无法吸收更多的天体,无法继续长大,它的质量也无法获得巨大的提升,没有这样的优势,木星内部也没有办法发生核聚变,让木星成为一颗恒星,因此导致了木星成为一颗“失败的恒星”。

虽然木星向核心的转化失败了,可由于它诞生于太阳星云的中心附近,它仍然依靠自身的引力吸收了不少的物质,其质量已经遥遥领先于其他的天体,这样当木星被天体撞偏远之后,它继续吸收周围的物质也在一步步壮大,最后成为了一颗气态巨型型成为行星的老大,所以说木星的质量远远达不到能够发生核聚变的程度。

恒星维持核聚变真的很难吗?

实际上核心的核聚变释放能量的效率也是很低的,像太阳核心当中的核聚变释放的能量(276微瓦/立方厘米)也仅相当一个人静心时散发的热量的功率,所以要维持核聚变是相当困难,木星需要至少到达目前75倍的质量才能启动氢核聚变而成为恒星,虽然最小的红矮星半径仅比木星大30%左右。

在木星形成之初,木星的温度要高得多,且直径是目前的两倍,在那个时候它都没有爆发,以后就更难说了,例如太阳中心的温度高达1500万摄氏度,其实木星之所以不是恒星,根本上不是因为它的元素含量,而是因为它的质量,理论上一个星体只有达到木星质量的75倍,才能启动内部的氢核核聚变成为恒星。

木星成为了恒星对太阳系的影响

宇宙中像太阳系的这种星系,它们形成机制其实都差不多,我们了解了太阳系形成的过程,自然也能够明白其他星系形成过程,但是木星成为恒星的话会带来严重的影响,一旦木星成为恒星,首先影响的就是小行星带,要知道恒星是非常霸道的,它强大的太阳风和引力是不允许周围出现大量的小天体。所以小行星带会被清理,一部分小行星被木星引力拉扯坠入其中,另一部分则会被推出去成为流浪的小行星,一旦小行星带的小行星脱离原来的轨道,对于地球的威胁自然就会增大,有可能会发生小行星撞击地球事件。

图解:行星成为“流浪小行星”的轨道

所以木星成为恒星,虽然产生的能量对于地球生命来说非常小,但是带来的间接影响,可能会严重威胁地球生命的安全,所以说恒星在星系中所占的质量再大,对星系的稳定做贡献越强,像太阳系这样的星系,太阳的质量足够可以牢牢束缚住其他行星的运行轨道,让它们安全稳定的运行在其周围,如果恒星的质量在星系中占比不高,那么这个星系的稳定性也是会差很多,没有一个稳定安全的星系环境,一颗星球想要诞生生命甚至是智慧生命,那基本是不可能的。总而言之,在我们的太阳系中没有足够的物质提供给木星,让其成为恒星。

(完)

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