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木星,太阳系的“行星之王”,它在未来会变成恒星吗?

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在太阳系八大行星之中,无论是论体积还是论质量,木星都是最大的行星,其体积大约是地球的1321倍,质量则是太阳系中的其他七颗行星的总质量两倍多,正因为如此,木星也被誉为太阳系的“行星之王”。

作为太阳系的“行星之王”,木星的引力足以支持它吸积宇宙中最轻的元素——氢,因此只要木星附近有足够的氢,它就会持续地将其“收为己用”,当其质量达到恒星的最低标准(太阳质量的8%)之后,木星核心的温度和压强就可以点燃氢的核聚变,从而变成一颗恒星。

所以木星未来会不会变成恒星,主要取决于木星在未来有没有机会获取到足够多的氢。需要指出的是,宇宙空间异常空旷,木星几乎不可能大量获取太阳系之外的物质,所以我们只需要讨论,木星能不能通过吸收太阳系之内的物质而变成恒星。

有一种观点认为,在大约50亿年之后,太阳将会演化成一颗红巨星,在接下来的时间里,太阳会大量地抛出自身的外层物质,并最终演化成一颗白矮星。

由于构成太阳的主要元素就是氢(约占73.46的太阳质量),并且太阳在主序星阶段只会消耗其核心区域的氢,因此在太阳抛出的外层物质中,其实就存在着大量的氢,在这种情况下,木星应该就可以吸收原本属于太阳的氢,进而演化成一颗恒星。

不可否认的是,如果真是这样的话,木星在未来是能变成恒星的,但实际情况却很可能并非如此,为什么这么说呢?且看下文分析。

处于红巨星阶段的太阳,其外层物质仍然被太阳的引力束缚,而太阳之所以会抛出外层物质,其实是因为太阳核心的氦的核聚变所造成的。

太阳演化成红巨星之后,其核心的氢几乎完全聚变成了氦,于是太阳内部的核聚变就会停止,在此之后,太阳会因为失去了内部的辐射压力而持续坍缩,进而导致其核心的温度和压强不断升高,与此同时,在太阳中心区域的氦则会被渐渐压缩成简并态。

由于简并态物质的体积不会受到温度的影响(也就是不具备热胀冷缩的特性),因此当温度和压强达到点燃氦的核聚变的条件时,处于这种状态的氦就会发生短暂的失控热核聚变,这就是大名鼎鼎的“氦闪”。

在发生了“氦闪”之后,太阳就会因为获得了内部的辐射压力而停止坍缩,但这只是暂时的,随着能量的逐渐散去,太阳核心又会再一次坍缩,直到下一次“氦闪”的发生。

一次“氦闪”所释放出的能量可以高达太阳正常状态的上千亿倍,在如此强大的能量的驱动下,太阳的引力就不足以束缚其外层的物质,于是这些物质就会被高速抛出,其速度可以高达每秒钟数千公里,而太阳就是这样在一波接一波的“氦闪”中逐渐失去了它的外层物质。

要知道木星的逃逸速度约为59.5公里/秒,这就意味着,只要一个物体的运动速度超过了59.5公里/秒,木星的引力就无法“抓”住它了。

据此可以推测出,木星的引力根本无法捕获太阳所抛出的物质,在这种情况下,只有“正面击中”木星的极少数物质才可以被木星“收为己用”,而其他的物质则只会与木星“擦肩而过”,继续向太阳系的外围扩散。

根据恒星演化模型,太阳在经历了红巨星阶段之后会演化成一颗白矮星,其质量大约为太阳原本质量的54%,也就是说,届时的太阳会抛出相当于自身质量46%的物质。

以木星与太阳之间的距离以及木星的表面积来计算,届时木星被木星吸收的物质,大约只占得到太阳抛出物质总质量的2000万分之1。

尽管木星被誉为太阳系的“行星之王”,但它的质量却只有太阳的大约千分之1,而成为恒星的最低标准则是太阳质量的8%,显而易见的是,如此少的物质,根本无法让木星的质量达到变成恒星的标准。

另一方面来讲,在太阳演化成白矮星之后,那些被太阳抛出的物质会形成一片巨大的行星状星云,其直径可以达到1光年左右,而届时的木星仍然会受到太阳引力的束缚,只不过由于太阳损失了太多质量,其引力会出现大幅下降,因此届时的木星将在一个更远的轨道上围绕太阳运行。

正如前文所言,太阳抛出的物质相当于自身质量的46%,尽管这看上去很多,但这些物质分散在直径1光年的星云中,就显得非常稀疏了,因此可以说,未来的木星想要通过吸收这片星云中的物质来达到变成恒星的标准,其可能性基本上等于零。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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