木星是太阳系中质量最大的行星,但它不是恒星。这是否意味着它是一个失败的明星?它能成为明星吗?科学家们思考了这些问题 但直到1995年美国宇航局的伽利略号宇宙飞船开始对这颗行星进行研究,才有足够的信息得出明确的结论。
伽利略号宇宙飞船对木星进行了八年的研究,最终开始磨损。科学家们担心,与飞船的接触可能会丢失,最终导致伽利略绕木星运行,直到它撞上木星或它的一颗卫星。为了避免伽利略上的细菌可能污染可能存在的月球,美国宇航局故意将伽利略撞向木星。
一些人担心为航天器提供动力的钚热反应堆可能引发连锁反应,点燃木星并将其变成恒星。其理由是,由于钚用于引爆氢弹,而木星的大气中富含钚元素,因此二者一起可能会形成爆炸性混合物,最终开始发生在恒星中的聚变反应。
伽利略的撞击没有燃烧木星的氢,也没有任何爆炸。原因是木星没有氧气或水(由氢和氧组成)来支持燃烧。
然而,木星是非常巨大的!称木星为失败恒星的人通常指的是木星像恒星一样富含氢和氦,但质量不足以产生引发聚变反应的内部温度和压力。
与太阳相比,木星是一个重量轻的行星,只包含太阳质量的0.1%。然而,也有一些恒星的质量比太阳小得多。制造红矮星只需要太阳质量的7.5%。已知最小的红矮星的质量大约是木星的80倍。换句话说,如果你在现有的星球上再增加79颗木星大小的行星,你就有足够的质量来制造恒星。
最小的恒星是棕矮星,质量只有木星的13倍。与木星不同,棕矮星可以被称为失败的恒星。它有足够的质量来聚变氘(氢的同位素),但没有足够的质量来维持定义恒星的真正聚变反应。木星的质量在一个数量级之内,足以成为棕矮星。
成为一颗恒星并不全是因为质量。大多数科学家认为,即使木星的质量是它的13倍,它也不会变成棕矮星。原因是它的化学成分和结构,这是木星形成的结果。木星是行星形成的,而不是恒星是如何形成的。
恒星是由电荷和引力相互吸引的气体和尘埃云形成的。云层变得更加稠密,最终开始旋转。旋转将物质压扁成圆盘。尘埃聚集在一起形成冰和岩石的“星子”,它们相互碰撞形成更大的质量。最终,当质量大约是地球的十倍时,重力足以吸引圆盘中的气体。在太阳系形成的早期,中心区域(即太阳)占据了大部分可用质量,包括其气体。当时,木星的质量大概是地球的318倍。当太阳变成恒星时,太阳风吹走了大部分剩余的气体。
虽然天文学家和天体物理学家仍在试图破解太阳系形成的细节,但众所周知,大多数太阳系都有两颗、三颗或更多的恒星(通常是两颗)。虽然不清楚为什么我们的太阳系只有一颗恒星,但对其他太阳系形成的观测表明,在恒星点燃之前,它们的质量分布不同。例如,在双星系统中,两颗恒星的质量趋于大致相等。另一方面,木星从未接近过太阳的质量。
如果我们用已知最小的恒星(OGLE-TR-122b、格利泽623b和AB多拉杜斯C)中的一颗替换木星,就会有一颗质量约为木星100倍的恒星。然而,这颗恒星的亮度将不到太阳的1/300。如果木星以某种方式获得了这么大的质量,它只会比现在大20%左右,密度要高得多,亮度可能只有太阳的0.3%。由于木星距离我们的距离是太阳的4倍,我们只能看到大约0.02%的能量增加,这比我们从地球绕太阳轨道的年变化中获得的能量差要小得多。换句话说,木星变成恒星对地球几乎没有影响。天空中明亮的恒星可能会让一些使用月光的生物感到困惑,因为木星这颗恒星的亮度大约是满月的80倍。此外,这颗恒星将是红色和明亮的,在白天可以看到。
根据美国宇航局教练兼飞行控制员罗伯特·弗罗斯特(Robert Frost)的说法,如果木星获得质量成为恒星,内部植物的轨道基本上不会受到影响,而一个比木星大80倍的天体将影响天王星、海王星,尤其是土星的轨道。质量更大的木星,无论它是否成为恒星,只会影响大约5000万公里内的物体。
参考资料:
问一位数学家物理学家,“木星离恒星有多近?”2011年6月8日(2017年4月5日检索)
美国宇航局,《什么是木星?》,2011年8月10日(2017年4月5日检索)
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