木星的成分和太陽相似,為什麼太陽是恆星,木星卻是行星?

雪碧的科學觀 發佈 2020-04-16T04:33:16+00:00

就以太陽為例,就如上文所說,太陽占據了整個太陽系99.86%以上的質量,這樣的質量使得太陽的引力巨大,引力也會對太陽自身造成影響,它會向中間擠壓。

太陽系

地球是太陽系裡的一顆行星,像地球這樣的行星,目前在太陽系裡已經發現了8顆。除了行星,太陽系內還有許多其他的天體,小行星,矮行星,彗星等等。一般來說,我們常常見到的是下面這樣的太陽系模型。

但是這個模型是很不切合實際的,首先是大小比例是不對的,其次是距離也不對。

太陽的質量占據了整個太陽系總質量的99.86%以上,所以他是太陽系的絕對主宰。

而剩餘的天體占據當中,木星的質量又是絕對的主宰,地球在整個太陽系當中幾乎算是沒什麼存在感的。但是我們知道,木星其實是相當巨大的。那麼問題來了,在宇宙當中,木星的主要成分和太陽一樣,都是氫和氦,可為什麼只有太陽被點亮了,而木星只能和地球一樣做一顆普通的行星?

成為恆星的門檻

在宇宙中,任何的天體都可以用一個衡量指標來區分,這個指標就是:質量。在天文學界,一直流傳著這樣一句話:質量為王。一個天體的質量大小,可以決定很多事情,比如:天體的種類,天體的演化和壽命等等。為什麼這麼說呢?

我們可以從恆星的角度來看這個問題。就以太陽為例,就如上文所說,太陽占據了整個太陽系99.86%以上的質量,這樣的質量使得太陽的引力巨大,引力也會對太陽自身造成影響,它會向中間擠壓。在中國有一句老話:物極必反。在恆星這裡,其實就是引發了核聚變反應來抵抗自身的引力

那具體是咋回事呢?

當太陽對自身擠壓極其強烈時,太陽內部的溫度和壓強就會變得十分巨大。這個時候,太陽內核其實呈現的是一種等離子態。那什麼是等離子態呢?

我們都知道,萬物都是由原子構成的,原子是由原子核和電子構成的,在等離子態是因為電子獲得了足夠的能量,擺脫了原子核的束縛

因此,太陽內核其實是原子核、電子、光子等離子的粒子粥。由於太陽的主要成分是氫,其次是氦。因此,這裡的原子核主要就是質子(氫原子核)和氦原子核。

這時候質子就有可能會和質子結合,也就是核聚變反應。不過,由於質子是帶正電,同種電荷相排斥,因此,質子要反應並不容易。太陽的內核是1500萬度,其實還遠不到激發核聚變反應的條件,或者我們可以說是能量還不夠。有一些大質量恆星,比太陽質量大很多的那種,溫度可以超過1億度,就可以直接激發核聚變反應了。那太陽為什麼也能燃燒呢?

這是因為在微觀世界中,其實存在著一個量子隧穿效應,意思是說,即便是能量不足以激發核聚變反應,但是在微觀世界中,也有一定的機率讓反應發生,只不過這個機率極其低。

由於太陽足夠大,即使再低的機率,分攤到海量的粒子數上,也會成為一個大機率事件。因此,在量子隧穿效應的作用下,太陽的核聚變是可以發生的,只不過比較緩慢,不會像氫彈那樣一下子全炸了。

而太陽產生的核聚變反應其實就會產生一個對外的壓力,這個壓力恰好可以和引力形成動態的平台,使得太陽不至於在引力作用下被壓成一個點,也不至於一下子被炸開。

木星為什麼不能成為恆星

如果溫度實在太低,即便有量子隧穿效應,也很難應發核聚變,那這個時候,就沒有辦法成為一顆恆星。就如我們上文說到的,恆星的溫度其實和自身引力有關,而自身引力又和自身的質量有關,質量越大,引力就越大,溫度就越高。所以能不能成為一顆恆星其實和質量有關

科學家發現,質量小於太陽質量7%的天體,就沒有辦法激發核聚變反應,也就沒有辦法成為一顆恆星。而我們知道,木星距離這個門檻還是很遠的。具體來說就是木星的體積只有太陽體積的0.1%,而木星的質量只有太陽質量的1/1047,距離恆星的最低門檻大概差了70倍,所以,木星沒有辦法成為一顆恆星。

總結

一個天體的質量會直接決定他的宿命,是恆星,還是行星,生命周期是幾百萬年,還是上千億年。木星雖然和太陽的成分接近,但由於木星的質量距離成為恆星的最低門檻還相差很多,因此,木星不能成為一顆恆星。

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