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    行星的質(zhì)量永遠(yuǎn)超不過恒星的質(zhì)量,這背后藏著什么奧秘?

    • 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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    • 2019-12-22
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    太陽系中的太陽是一顆能夠發(fā)光發(fā)熱的恒星,圍繞它轉(zhuǎn)的是一些行星、矮行星、小行星等。太陽的質(zhì)量約占整個太陽系質(zhì)量的99.8%,行星中巨大的木星也不到太陽質(zhì)量的千分之一。

    有沒有行星的質(zhì)量大于恒星質(zhì)量的可能?真的沒有,從理論上講宇宙中不會存在這樣的可能。

    恒星能夠發(fā)光是因?yàn)橹行母浇M(jìn)行著核聚變。宇宙中最多的元素是氫,其次是氦,大量的輕元素依靠萬有引力聚集在一起,聚集的過程中減小的引力勢能使得中心處的溫度不斷升高,當(dāng)溫度和壓強(qiáng)高到能夠點(diǎn)燃?xì)涞暮司圩儠r,一顆恒星就誕生了。如果恒星吸引了更多的物質(zhì),恒星中心處的核聚變就越劇烈。同樣的道理,如果不斷增加一顆行星的質(zhì)量,高溫和高壓也會點(diǎn)燃這顆行星上的核聚變,那樣行星就變成了一顆恒星。

    有人可能會有問題:輕元素在恒星上會通過核聚變變成重一些的元素,而恒星上的核聚變最多能夠聚變到鐵元素,鐵及元素周期表上排在鐵元素之后的元素不能發(fā)生核聚變。如果一顆行星不斷聚集的是重元素,還能點(diǎn)燃核聚變變成恒星嗎?

    能夠不斷聚集比較重的元素的星球只能是比較小的類地行星,因?yàn)樾≠|(zhì)量星球的引力阻擋不住氫和氦的逃離。行星是在星云中誕生的,最開始重的元素依靠相互吸引結(jié)合在一起,它們對輕元素的作用比較弱。比如地球的質(zhì)量比較小,對氫氣和氦氣等小分子量氣體的吸引力就比較小,這些小分子量氣體的分子平均速率比較大,超過地球的第二宇宙速度后就有可能逃離地球。所以盡管氫和氦是宇宙中豐度最高的兩種元素,地球的大氣層中卻只有極少量的氫和氦。

    星云中含量最多的元素畢竟是氫和氦,能夠占到星云質(zhì)量的98%以上。當(dāng)行星的質(zhì)量達(dá)到一定程度后,星球的第二宇宙速度就變得比較大,就能夠大量吸收擁有最廣大數(shù)量的輕元素變成海王星那樣的冰巨星,再進(jìn)一步吸收輕元素就會變成木星那樣的類木行星。如果太陽系中的木星還能繼續(xù)吸收輕元素,當(dāng)質(zhì)量變?yōu)楝F(xiàn)在的13倍之后,就能點(diǎn)燃中心處的氘聚變。若是木星的質(zhì)量變?yōu)楝F(xiàn)在的80余倍,就能點(diǎn)燃中心處的氕聚變。在這個生長過程中不僅星球的質(zhì)量在增加,氫和氦所占的比重也在增加。

    如果你給成長中的類木行星投入重元素,其增加的質(zhì)量會使得星球吸引更多的輕元素。投入1份質(zhì)量的重元素可能會有50份質(zhì)量的輕元素隨之被吸引過去。最終還是朝著點(diǎn)燃中心處的核聚變方向發(fā)展。

    當(dāng)一顆恒星結(jié)束核聚變后可能會變成白矮星、中子星、黑洞,之前圍繞它轉(zhuǎn)動的行星可能還在繼續(xù)繞著恒星的殘骸轉(zhuǎn)動。此時行星的體積很可能會大于白矮星、中子星等恒星殘骸的體積,不過恒星的殘骸一般不被看作是恒星。

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