木星比有些恒星還要大,為什麼它不是恒星?

恒星是宇宙中很常見的一種天體,不管我們往宇宙中的哪個方向看,都會看到大量的恒星,我們的太陽也是一顆恒星,只是因為它距離我們很近(相對于其他恒星而言),所以我們才覺得太陽非常大,實際上,宇宙中比太陽更大的恒星多得是,在有些特別龐大的恒星面前,太陽可以說是渺小得猶如一粒沙子。

上圖中心位置的這顆恒星被命名為「史蒂文森2-18」(Stephenson 2-18),在人類目前已知的所有恒星中,它是體積最大的一顆,這顆恒星位于「盾牌座」的一個被稱為「史蒂芬森2」(Stephenson 2)的疏散星團之中。

觀測數據顯示,「史蒂文森2-18」與我們的距離大約為2萬光年,是一顆「紅特超巨星」,其體積大約是太陽的100億倍,太陽與這顆恒星相比,大概就是下圖這種效果。

當然了,雖然太陽在宇宙中的眾多恒星中算不上是「大個子」,但宇宙中也有很多比太陽更小的恒星,那麼已知最小的恒星是哪一顆呢?

根據已知的觀測數據,最小的恒星是一顆名為「EBLM J0555-57Ab」的恒星,這顆恒星屬于一個名為「EBLM J0555-57 」的三合星系統,在天空中位于「繪架座」,距離我們大約600光年,是一顆非常黯淡的紅矮星,其體積只有木星的84%左右。

(圖為太陽、「EBLM J0555-57Ab」和木星的大致比例)

看到這里,相信大家一定會比較好奇,木星明明比有些恒星還要大,為什麼它不是恒星呢?答案就是:木星的質量達不到成為恒星的標準。

一個天體的體積與質量并不是正比例關系,天體的質量越大,其自身的重力就越大,在重力的作用下,天體就會具備向內坍縮的趨勢,隨著質量的增加,天體自身的重力也越來越大,天體就被重力「壓縮」越來越致密,其體積也會相應地收縮。

另一方面來講,天體的體積收縮了,其核心的溫度和壓強就會升高,當其質量達到一定程度的時候,其核心就具備了點燃氫的核聚變的條件。

(圖為宇宙元素豐度表)

氫元素是宇宙中豐度最高的元素,如果按質量來計算,氫元素就占據了宇宙中普通物質的73.9%(不包含暗物質和暗能量),因此當一個天體通過不斷吸積周圍的物質,并使其質量最終達到可以令其核心具備點燃氫的核聚變的條件時,它的核心就總是會包含大量的氫,在這種情況下,天體核心就會啟動氫的核聚變,從此成為一顆閃亮的恒星。

根據科學家的計算,只有質量大于等于太陽質量的8%的天體,其核心的溫度和壓強才可以達到點燃氫的核聚變的條件,而前面我們提到的「EBLM J0555-57Ab」,其質量大約為太陽質量的8.1%,可以說是剛好超過這個臨界值,正因為如此,它才會是已知最小的恒星。

相對而言,雖然木星的體積比有些恒星還要大,但它的質量卻只有太陽質量的大約千分之一,這遠遠低于成為恒星的標準,所以它不是恒星也就不足為奇了。

至于為什麼木星的體積比有些恒星還要大,其實只不過是一個平均密度問題,已知「EBLM J0555-57Ab」的質量大約是木星的81倍,但體積卻只有木星的大約84%,簡單計算一下就可以得出,「EBLM J0555-57Ab」的平均密度大概就是木星的96倍。

要知道木星的平均密度為1.326克/立方厘米,太陽的平均密度也只有1.408克/立方厘米,也就是說,「EBLM J0555-57Ab」的平均密度也遠遠地超過了太陽,為什麼會這樣呢?

正如前文所言,天體會因為其自身的重力而具備向內坍縮的趨勢。對于質量較小的天體來講,其自身物質之間的電磁力就可以抵擋住重力的「壓縮」,但當天體的質量達到一定程度的時候(即太陽質量的8%),電磁力就抵擋不住重力了。

在這種情況下,天體就會不斷地坍縮,其自身的密度也會越來越大,而當天體演化成恒星之后,其核心的核聚變產生的能量就可以抵擋住重力,并且還可以將恒星的體積「吹」大。

恒星的質量越大,其核心的核聚變就越激烈,釋放出的能量也就越強,從而把恒星的體積「吹」得更大,其密度就會相應地變小,而像「EBLM J0555-57Ab」這樣的小質量恒星,其核心的核聚變相對就很弱,其釋放出的能量就不足以將恒星的體積「吹」得足夠大,所以它們的密度就要高很多。


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