理論上,行星質量上限為13倍木星質量,約4100倍地球質量,高於這個質量的天體,就會形成介於行星和恆星之間的過渡天體——褐矮星。
宇宙中的天體性質,很大程度上和天體的質量有關,我們地球屬於固態行星,其引力可以束縛住厚厚的大氣層,這對生命的生存有著重要影響。
如果固態行星的質量繼續增加,行星的大氣層會越來越緻密,最後行星表面不再有明顯的固氣分界面,此時天體將成為一顆氣態行星,比如木星、土星、天王星和海王星就是氣態行星。
木星的核心溫度高達20多萬度,但還不足以點燃氫元素的核聚變反應,如果氣態行星的質量繼續增加,行星內部的壓力和溫度也將繼續升高。
當質量達到13倍木星質量時(大約4100倍地球質量),內部將發生緩慢的核聚變反應,由於聚變反應釋放能量很微弱,所以還不算是一顆真正的恆星,叫做褐矮星。
褐矮星的質量,在13~75(80)倍木星質量之間,屬於行星和恆星之間的過渡天體,也被稱作「失敗的恆星」,目前天文學已經發現了很多褐矮星。
比如距離地球40光年的CFBDS0059,就是一顆15~30倍木星質量的褐矮星,表面溫度大約350℃,屬於Y型矮星。
還有距離地球7.2光年的WISE J085510.83-071442.5,表面溫度-48℃~-13℃,質量處於褐矮星的質量下限。
如果褐矮星的質量高於75倍木星質量(上限值還存在爭議),褐矮星內部的溫度和壓力,將會徹底點燃氫元素的聚變反應,從而演化為真正的恆星。
比如距離地球600光年的EBLM J0555-57Ab,就是目前發現質量最小的恆星,質量大約是木星的80倍,但是半徑只有木星的84%,表面溫度5500℃。
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