失敗的王儲
在太陽系,木星是最為特殊的天體之一。它是除太陽之外最巨大的天體,體積是地球的1300多倍,質量是地球的318倍。它的組成成分也很特殊,以氫和氦為主,這一點和太陽也是一樣的,並且氫和氦所佔的質量比也和太陽類似。
看起來,木星就像是一個縮小版的太陽,擁有著79顆衛星的木星系也就像是一個小型的太陽系。甚至有人推測,如果太陽突然消失了,木星就會把太陽系所有的天體都吸引到自己的周圍,組建新的天體系統。
雖然看起來有很多方面都比較像太陽,但木星的內部卻無法進行核聚變,所以只能老老實實地做一顆行星。因此,科學家們又給了它一個綽號——失敗的王儲。
可是咱們知道,“儲”這個字也有“預備” 的意思。即便現在不能成為恆星,未來木星是否有機會呢?尤其是當科學家發現宇宙中竟然還有比木星體積更小的恆星時,公眾心中的這個疑問,也就更加值得思索了。
比木星還小的恆星
2017年,科學家在距離地球大約600光年的繪架座方向發現了一顆恆星。這顆恆星位於一個三合星系統中,名字叫做EBLM J0555-57Ab。
在這個三合星系統中,另外兩個成員都是正常的恆星,和太陽同類型,而這顆EBLM J0555-57Ab則非常特殊。觀測結果表明,EBLM J0555-57Ab非常小,半徑僅有59000公里左右。別說和太陽比,連木星都比不上,只有木星半徑(約6.99萬公里)的84%左右,比太陽系第二大行星土星半徑(約5.82萬公里)略大一點點。
這已經不是第一顆被發現這麼小的恆星了。2014年的時候,天文學家還發現了一顆名為2MASS J05233822-1403022(J0523)的恆星,其半徑也僅有木星的1.01倍,幾乎可以說是一樣大。
這些恆星的發現,讓木星陷入了尷尬的境地。既然比它更小的天體都能夠成為恆星,為何木星不可以呢?
什麼是恆星?
既然提到了這個問題,我們就需要首先回答另一個問題:到底什麼是恆星?
直觀上說,能夠自主發光發熱的天體就是恆星。具體來講,是核心處能夠自發進行核聚變的天體。比如太陽的核心處,每秒就有400萬噸的氫發生聚變,形成氦的同時,還會釋放出巨大的能量,這些能量就照亮了整個太陽系,並且給其他太陽系天體提供了溫暖。
想要進行這樣的核聚變,一顆天體需要滿足幾個條件。首先就是要有原料,比如氫——這個條件其實不難,因為宇宙中絕大部分成分都是氫,其他的元素所佔的比例微乎其微,只是在地球這樣的岩石行星上似乎多一點。其次,這顆天體還需要有足夠大的質量,大到引力足夠強,以至於核心處的壓力和溫度都極其驚人,才會開始核聚變。
對於木星來說,第一個條件不是問題,它的75%都是由氫佔據的,還有24%是氦,和太陽很接近。但是,它的質量太小了,所以無法在核心處進行核聚變。
實際上,木星自身也有熱源,甚至它向外釋放的熱量是它從太陽處接收到的2.5倍左右。所以,從嚴格意義上講,木星也算是能自己發光發熱的,只不過相當微弱。當然了,這種所謂的發光發熱不是來自於核聚變,自然談不上叫做恆星了。
那麼,一顆天體的質量到底要有多大,才能提供這麼驚人的壓力和溫度呢?
根據目前的研究成果,至少要有木星質量的80倍左右,才能夠自發地進行核聚變。顯然,對於木星來說,它還差得遠呢。相比之下,太陽顯然是沒有任何“壓力”的,因為它的質量是木星的1000倍以上。至於那顆半徑比木星還小的恆星EBLM J0555-57Ab,在質量上卻已經達到了木星的80倍,幾乎恰好處在臨界值上方,所以它不僅是已知最小的恆星,甚至基本上也是理論上最小的恆星了。
木星還有機會嗎?
那麼,木星的命運就此決定了嗎?它是否還有機會被“點燃”呢?
首先,你指望著像電影《流浪地球》裡說的那樣靠地球的氧氣和木星的氫氣進行燃燒而點燃木星,是不可能的。且不論地球的氧氣少得可憐以至於木星大氣中的氫氣根本無法點燃,就算點燃了,那也不是核聚變,也無法稱為恆星。
至於內部核聚變能否發生,就在於木星的質量能否增加了。這也是很多網友關心並且向我提問過的話題,因為木星的強大引力可以吸引很多小天體撞在自己的身上。比如1994年,著名的蘇梅克-列維9號彗星就撞上了木星,成為了木星的一部分。就在當地時間本週一,巴西的業餘天文學愛好者José Luis Pereira發現了新的一次小行星撞擊木星。
科學家估算,每年都會有12-60顆小行星撞擊木星,為木星“添磚加瓦”。就在我們介紹Pereira發現的這次木星遭遇撞擊事件的文章裡,還有很多網友問我會不會某一天木星就被點燃。
很遺憾,並不會。這些小行星的質量實在太小了,對於木星的質量增加來說可謂是杯水車薪,完全不足以提供足夠的引力。
我們說了,一顆天體的質量要達到木星的80倍,才能夠在核心進行核聚變反應。而實際情況是,在太陽系內,除了太陽和木星之外,其他所有天體的質量加在一起的總和也只有木星的40%。也就是說,即使其他所有天體都被木星吞噬,它的質量也僅僅是目前的1.4倍,遠遠不足以讓它成為恆星。
而且,根據目前的觀測,科學家已經發現了許多比木星大得多的系外行星,其中不乏有質量是木星好幾倍的,它們也同樣屈居行星的行列。所以,對於我們的木星老大哥來說,升級為恆星的夢想,恐怕是無法實現了。