木星能成為恆星嗎？

2020-08-22 佰思科學

佰思科學：沈東旭 邱亞明


什麼是「雙星系統」

在銀河系中，有很多「雙星系統」-也就是由兩顆恆星組成的系統。比如電影《星球大戰》中天行者「盧克」的家鄉——塔圖因星球，就圍繞著雙星系統旋轉。在這個著名的沙漠星球，你可以看到兩個太陽落日的壯觀景象。據估計，銀河系中雙星系統可能佔到全部恆星系統數量的25%。

電影《星球大戰》中的塔圖因星球落日景觀

在太陽系，除了太陽外，誰最有可能成為恆星？

要是太陽系也有兩顆恆星，那該多有趣啊！假定要把太陽系內部的某個星體升級為恆星，誰最合適呢？當然是木星了。八大行星之中，木星最大。在太陽系的整體質量中，太陽佔據了99.86%的份額；在剩下的0.14%之中，木星獨佔一半以上，達到了0.1%。也就是說，其他所有大行星加起來也沒有木星大。如果地球放到木星旁邊，就可以看出來地球的渺小和木星的巨大。

太陽系星球大小比較

在電影《2010太空漫遊》之中，木星就被宇宙中某種神級文明，升級成了一顆恆星。在這之後，地球的天空中上也能看到兩個太陽啦！

地球上出現兩個太陽

木星怎麼樣才能成為一顆恆星

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木星的基本情況

那麼，木星到底能成為一顆恆星嗎？讓我們先來看看木星的基本情況。木星的成分跟太陽很類似，大約9成是氫，一成是氦，還有微量其他物質。相比之下，太陽氫和氦加起來佔98.2%，其中氫佔71%左右。為什麼太陽上面的氦比木星含量高呢？這是因為太陽上面發生的聚變反應，在不停地把氫轉變成氦。

太陽上的聚變反應

更有意思的是，木星還在向外輻射能量。不過，一般認為，木星的能量輸出，來自於木星的收縮。木星在自身巨大引力的作用下，每年會縮小2釐米，於是引力勢能會轉化成熱能並向外輻射。

木星

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成為恆星的條件

如果要成為一顆恆星，需要有足夠的質量，造成內部的高溫高壓環境，從而引發氫核聚變。這一質量的下限是80個木星質量。顯然，木星距離成為一顆真正意義上的恆星，實在是遠得很。

還得再多79個木星

不過，氘和鋰的核聚變條件更低一些。因此，質量在13到75或80倍木星質量的星體，也能在內部引發核聚變，從而成為恆星。這樣的次一級的恆星被稱作褐矮星。

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褐矮星

棕矮星（brown dwarf）

雖然質量比木星大了很多，但大多數的褐矮星，體積卻不會比木星大太多，甚至可能比木星還小。這是因為，這些恆星要在引力作用下收縮才能維持內部核聚變的反應條件。

左面是80倍木星質量的恆星，中間是褐矮星，右邊是木星

可以預料的是，褐矮星的亮度比較低，用肉眼觀察的話，它們的表面呈紅色或棕色，這也是褐矮星名稱的由來。

太陽、褐矮星與木星對比

有趣的是，在2013年，天文學家在距離太陽僅僅6.5光年的地方發現了一個雙褐矮星系統，被命名為盧曼16。距離太陽系最近的恆星是4.2光年外的比鄰星，和6光年外的巴納德星。而6.5光年外的盧曼16，成為了距離太陽系第三近的恆星系統。儘管距離如此之近，但它們發出的微弱的光，很容易被銀河中其他恆星的光芒所掩蓋，這也是為什麼它們這麼晚才被發現的原因。

天文望遠鏡中的盧曼16

在盧曼16系統中的這兩顆褐矮星，一個是33.5倍木星質量，另外一個有28.6倍木星質量。它們之間的距離只有3.5個天文單位，這大約相當於木星和火星相距最近時的距離。而且，兩者表面的溫度只有1000攝氏度上下。要知道，普通鋼材的熔點還要1500攝氏度呢。因此，人類的宇宙飛船能安全接近這兩顆恆星的表面。

在盧曼16附近（左上方暗紅色點是另外一顆褐矮星）

2011年，天文學家發現了一顆距離地球47光年的褐矮星，名為WISE1828+2650，其表面溫度據估計只有-20攝氏度到130攝氏度之間。作為一顆恆星，燒開水都有困難了。不過，它的質量還沒有得到很好的估算，估計範圍在0.5到20個木星質量之間。也有估計認為它的質量在3-6倍木星質量之間。

WISE 1828+2650

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次褐矮星

對於質量低於13倍木星質量的褐矮星，被稱作次褐矮星。2014年，天文學家又發現了一顆距離地球僅有7.3光年的次褐矮星，質量在3到10倍木星質量之間，表面溫度則低到了-40到-13攝氏度之間，和地球北極地區差不多冷了。

WISE J085510.83-071442.5

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木星成為恆星的辦法

看遍周邊的褐矮星我們發現，木星要想成為一顆恆星，需要把質量至少增加十倍以上。有沒有這種可能呢？就算把太陽系其他大行星都填到木星裡去，木星的質量也不能翻翻，看起來好像不可能。

太陽系行星大小比較

不過，太陽在幾十億年之後，會因為內部燃料逐漸耗盡而膨脹成紅巨星，太陽甚至能把地球吞噬掉。與此同時，大量太陽的物質逸散出去。木星如果能夠獲得1%的太陽質量，就能成為次褐矮星；如果能獲得2%的太陽質量，足以升級為褐矮星。儘管如此，做為褐矮星的木星也只能發出暗淡的光，與太陽完全無法相比。

成為紅巨星的太陽

實際上，電影《2010太空漫遊》裡面神級文明升級木星的辦法才是最好的，他們用大量的黑石板包圍並壓縮木星，使得木星內部的壓力和溫度急劇升高，從而在木星內部引發核聚變，於是木星終於發出了耀眼的光芒。

電影中巨大的黑石板

但問題是：如何才能成為這樣的神級文明呢？

相關配套視頻，我們將日後發布，敬請期待！

相關焦點

  • 氫彈能讓木星發生氫核聚變而成為恆星嗎?
    氫彈或許能夠使木星上的極少數氫原子核發生核聚變反應，但木星並不會因此而變得像恆星那樣持續進行核聚變反應。木星的元素組成跟恆星很像，主要成分為將近四分之三的氫和將近四分之一的氦。但恆星能夠進行核聚變反應，而木星卻不能，其根本原因在於木星的質量太小了。
  • 木星能成為新的恆星嗎？缺少重要因素，或需10億年以上
    木星的成分和太陽十分類似，這也意味著木星能同太陽一般散發出熱能，只是它不會發光而已。不少人會猜測，木星會不會有一天變成跟太陽一樣恆星？只因木星和太陽的成分基本一致。也許經歷長時間的洗禮，木星有一天會變成恆星，從而跟太陽成為一對恆星姐妹花。不過即使木星可以變成恆星，則需要無比漫長的時間，據悉最起碼超過10億年以上。
  • 木星為啥是失敗的恆星?因為太陽太霸道了,那未來它會成為恆星嗎
    木星常被天文學家們稱為「失敗的恆星」，就是因為它沒有成為像太陽那樣有核聚變燃燒的星體。那麼木星有可能被引燃成為一顆恆星嗎？理論上當然有可能，而且技術上也很容易，因為只要給它增加質量就行了！然而現實中卻基本沒有實現的可能性，也可以說在可預見的未來，木星永遠不會成為一顆恆星。
  • 木星和太陽相似度很高,卻沒有成為恆星,未來有機會嗎?
    木星是太陽系中很神奇的一個行星，不僅是太陽系中的第一大行星，木星的質量還是太陽系中其他行星總和的2.5倍。也是太陽系中和太陽具有相同構造的氣態行星。木星的主要成分是以氫和氦為主，那麼，很多人想，木星是否能夠改變自己的位置，由行星升級成為恆星呢？
  • 木星明明比一些恆星還要大,為什麼它沒能成為恆星?
    提到太陽系中的龐然大物，除了主星太陽之外，木星一定榜上有名。人類通過對木星的研究，為木星起了很多個名字：「地球衛士」、「太陽系殺手」等等，此外，也有一些人對木星感到不解，因為明明木星要比一些恆星還要大，為何木星卻並沒有變成恆星呢？
  • 木星離成為恆星有多近?如果木星變成了恆星,我們身上會發生什麼
    最初的問題是：我聽說木星被稱為一顆失敗的恆星。因為如果早期太陽系的宇宙混沌有一些不同，木星的質量更大一點，它就有可能引發聚變，成為一顆恆星。有兩個問題：木星離成為恆星有多近？如果現在真的有較大的物體撞上木星，它會引發核聚變嗎？
  • 木星比1000個地球還大,它會成為恆星嗎?若成了恆星地球會怎樣
    木星是太陽系中最大的行星，也是太陽系中除太陽之外最大的天體，其體積是地球的1300倍，質量是地球的318倍，因此總有人認為木星將來有可能成為另一個太陽，它質量增加的話終究會成為恆星。特別是科幻電影《流浪地球》中有木星被點燃的片段，以至於某些人認為木星被點燃就會成為恆星，實際上木星並無成為恆星的可能，它即使被點燃，也不會成為恆星。
  • 在太陽死亡之後,木星可以代替太陽成為太陽系中的恆星嗎?
    首先說結論，除非使用人為的方式給木星注入質量，否則木星在太陽死亡後無法成為恆星。以下為具體說明。木星可以成為恆星嗎木星是太陽系八大行星中體積最大、自轉最快的行星，它的質量為太陽的千分之一，是太陽系中其它七大行星質量總和的2.5倍。可是，在自然情況下，木星不會成為恆星。
  • 如果小說成為現實，木星變成恆星，會導致人類滅絕嗎？
    會導致人類滅絕嗎？這個問題很有趣，假設它變成一顆與太陽亮度相同但質量不變的恆星,老實說，不會有那麼大的效果,S甚至可能毫無變化。當然，在太陽系中會有額外的熱源，但那將是相當遙遠的。我們知道太陽離地球1AU，1AU等於一個天文單位，約為1.496x10千米。木星與太陽的平均距離是5.2AU，其最近點為4.95AU，最遠點為5.46AU。
  • 木星是一顆氣態巨行星,含有氫,它能變成恆星嗎?若能,將怎樣?
    木星轉變為恆星的必要條件不管怎樣，任何物體想要成為恆星的話，則需要有適當的化學成分才行。而木星就符合這樣的條件，因為它含有約89%的氫。在太陽內部，持續的熱核反應伴隨著氫轉化為氦的過程。為了讓木星發光，則需要一個很高的內部壓力，這樣就可以將氫粒子的溫度提高到幾百萬度。
  • 木星的成分和太陽相似,體型也不小,為什麼沒能成為恆星?
    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？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，也有一定的概率讓反應發生，只不過這個概率極其低。
  • 木星很大且含有氫和氦,為什麼木星不成為恆星呢?歸結於質量不夠
    在太陽系的8顆行星中，木星被認為是最大的，它是一顆氣態巨行星。同時，在木星的衛星中，已知的有79顆，並圍繞著木星旋轉，這就是為什麼木星被稱為「小型系統」的原因。當然，有一種假設，即：木星之所以沒有成為一顆恆星，其原因是因為沒有足夠的質量，是嗎？
  • 木星是太陽繫懷上的胎兒，必將成為一顆新恆星
    木星是距離太陽的第五顆行星，也是太陽系中最大的行星。木星非常大，以至於它正處在成為恆星的邊緣。如果它比它實際體積大20倍，那麼它的重量將足以使核心的壓力和溫度高到點燃核聚變並踏上成為恆星的道路。（參見短文《木星會成為第二個太陽嗎？》）顯然，木星像是一顆帶著繁衍恆星的生命體。或者說，木星就是太陽系所懷上的胎兒。有朝一日，木星會擺脫太陽系，成為一顆新誕生的恆星。
  • 10億年後，木星會變成太陽系的第二恆星嗎？
    那麼，木星在未來會變得越來越來熱嗎？10億年後，木星會變成恆星，讓太陽系變為雙恆星系統嗎？為了讓木星成為恆星，唯一的方法是給它增重，但並不需要像太陽那麼重。如果木星的質量增加為目前的75倍，也就是太陽的7.5%，那麼，它就能通過引力坍縮，自發地啟動核心區域中的氫核聚變，從而成為一顆紅矮星。然而，木星幾乎不大可能會自發地演化成一顆恆星。這是因為形成太陽系的星雲幾乎都被太陽吸收，太陽系中沒有星雲供木星繼續增重。
  • 木星的體積比最小的恆星還要大,為什麼它不能成為恆星呢
    銀河系中處於主序階段最小的恆星是EBLM J0555-57Ab，它是一顆距離我們有600光年遠的紅矮星。雖然它是主序恆星，但它的體積卻非常小，平均半徑只有5.9萬公裡，只比土星要大一點。太陽系中有兩顆天體比它還大，一顆是太陽，另一顆也是充滿氫氣的木星。
  • 假如木星點燃核聚變,成為恆星,會對人類的生存產生什麼影響?
    同時當太陽誕生之後，強大的太陽風，引力開始排斥附近的天體物質，於是木星被拋了出去，遠離了太陽。離開太陽附近的木星，開始在更遠的位置穩定了下來，由於沒有更多的物質供它吸收，所以最終木星只是成為了一顆氣態巨行星，沒有能夠點燃中心的核聚變成為另一顆恆星。假如木星點燃了核聚變，成為了一顆恆星，會對人類的生存產生什麼影響？
  • 木星比銀河系中某些恆星大,那麼為什麼木星沒有演化成恆星呢?
    銀河系中已知最小的主序列恆星是一個真正的小精靈。它被稱為EBLM J0555-57Ab，這是距離我們600光年的紅矮星。它的平均半徑約為59,000公裡，僅比土星大一點。這使其成為已知的最微小的恆星，在其核心中支持氫聚變，這一過程使恆星一直燃燒直到燃料耗盡。在我們的太陽系中，有兩個比這顆小恆星還要大的天體。
  • 太陽系「失敗的恆星」木星,如果被點燃,會變成第二個太陽嗎?
    木星自身無法像太陽一樣「燃燒」，那人類是否可以「點燃」木星，人為的讓它變成「太陽」呢？ 如果木星被點燃，它會變成「第二個太陽」嗎？ 圖為：木星和太陽的比較 木星能不能燒成太陽？
  • 木星像原始的太陽，它有沒有可能成為恆星，讓太陽系成為雙星系統
    雙星系統的形成，目前還沒有統一的理論，在此只是提兩個主流的觀點按照吸積理論，木星是最有可能成為太陽伴星的，首先它的體積大，是太陽系第二大天體，質量是其他7大行星加起來的2.5倍。其次木星的大氣含量跟原始太陽很像：由88-92%的氫和8-12%的氦組成！
  • 木星有可能成為未來的太陽嗎？
    從來天無二日，然而這一事實竟收到了挑戰，挑戰者就是太陽系行星中的木星，公元前104年至公元1365年間的天文觀測資料表明，木星的亮度增加了0.024倍，天文學家近來還發現木星向空間發射的能量是它從太陽那吸收能量的2.5倍，這種「出超」說明木星有自己的能源，木星內部的溫度高達3萬攝氏度，能像普通恆星那樣啟動熱核反應，成為能自行發光的天體，那時，他就成了名副其實的太陽了。