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木星比有些恒星还要大,为什么它不是恒星?

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恒星是宇宙中很常见的一种天体,不管我们往宇宙中的哪个方向看,都会看到大量的恒星,我们的太阳也是一颗恒星,只是因为它距离我们很近(相对于其他恒星而言),所以我们才觉得太阳非常大,实际上,宇宙中比太阳更大的恒星多得是,在有些特别庞大的恒星面前,太阳可以说是渺小得犹如一粒沙子。

上图中心位置的这颗恒星被命名为“史蒂文森2-18”(Stephenson 2-18),在人类目前已知的所有恒星中,它是体积最大的一颗,这颗恒星位于“盾牌座”的一个被称为“史蒂芬森2”(Stephenson 2)的疏散星团之中。

观测数据显示,“史蒂文森2-18”与我们的距离大约为2万光年,是一颗“红特超巨星”,其体积大约是太阳的100亿倍,太阳与这颗恒星相比,大概就是下图这种效果。

当然了,虽然太阳在宇宙中的众多恒星中算不上是“大个子”,但宇宙中也有很多比太阳更小的恒星,那么已知最小的恒星是哪一颗呢?

根据已知的观测数据,最小的恒星是一颗名为“EBLM J0555-57Ab”的恒星,这颗恒星属于一个名为“EBLM J0555-57 ”的三合星系统,在天空中位于“绘架座”,距离我们大约600光年,是一颗非常黯淡的红矮星,其体积只有木星的84%左右。

(图为太阳、“EBLM J0555-57Ab”和木星的大致比例)

看到这里,相信大家一定会比较好奇,木星明明比有些恒星还要大,为什么它不是恒星呢?答案就是:木星的质量达不到成为恒星的标准。

一个天体的体积与质量并不是正比例关系,天体的质量越大,其自身的重力就越大,在重力的作用下,天体就会具备向内坍缩的趋势,随着质量的增加,天体自身的重力也越来越大,天体就被重力“压缩”越来越致密,其体积也会相应地收缩。

另一方面来讲,天体的体积收缩了,其核心的温度和压强就会升高,当其质量达到一定程度的时候,其核心就具备了点燃氢的核聚变的条件。

(图为宇宙元素丰度表)

氢元素是宇宙中丰度最高的元素,如果按质量来计算,氢元素就占据了宇宙中普通物质的73.9%(不包含暗物质和暗能量),因此当一个天体通过不断吸积周围的物质,并使其质量最终达到可以令其核心具备点燃氢的核聚变的条件时,它的核心就总是会包含大量的氢,在这种情况下,天体核心就会启动氢的核聚变,从此成为一颗闪亮的恒星。

根据科学家的计算,只有质量大于等于太阳质量的8%的天体,其核心的温度和压强才可以达到点燃氢的核聚变的条件,而前面我们提到的“EBLM J0555-57Ab”,其质量大约为太阳质量的8.1%,可以说是刚好超过这个临界值,正因为如此,它才会是已知最小的恒星。

相对而言,虽然木星的体积比有些恒星还要大,但它的质量却只有太阳质量的大约千分之一,这远远低于成为恒星的标准,所以它不是恒星也就不足为奇了。

至于为什么木星的体积比有些恒星还要大,其实只不过是一个平均密度问题,已知“EBLM J0555-57Ab”的质量大约是木星的81倍,但体积却只有木星的大约84%,简单计算一下就可以得出,“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为1.326克/立方厘米,太阳的平均密度也只有1.408克/立方厘米,也就是说,“EBLM J0555-57Ab”的平均密度也远远地超过了太阳,为什么会这样呢?

正如前文所言,天体会因为其自身的重力而具备向内坍缩的趋势。对于质量较小的天体来讲,其自身物质之间的电磁力就可以抵挡住重力的“压缩”,但当天体的质量达到一定程度的时候(即太阳质量的8%),电磁力就抵挡不住重力了。

在这种情况下,天体就会不断地坍缩,其自身的密度也会越来越大,而当天体演化成恒星之后,其核心的核聚变产生的能量就可以抵挡住重力,并且还可以将恒星的体积“吹”大。

恒星的质量越大,其核心的核聚变就越激烈,释放出的能量也就越强,从而把恒星的体积“吹”得更大,其密度就会相应地变小,而像“EBLM J0555-57Ab”这样的小质量恒星,其核心的核聚变相对就很弱,其释放出的能量就不足以将恒星的体积“吹”得足够大,所以它们的密度就要高很多。


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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