太陽系最大兩顆氣態行星,木星和土星合併到一起,能否變成恆星?

2021-01-15 地理沙龍號

太陽系是我們人類最為熟悉的「恆星天體系統」,因為我們生活的地球就是太陽系中的一個成員,像地球這樣的行星,太陽系內像地球一樣圍繞太陽公轉的大行星有八顆,我們稱為「八大行星」,分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。八大行星可以分為兩類,一類是「類地行星」,或者稱為「固態行星」,就是和地球一樣以巖石為主要組成成分的行星,包括水星、金星、地球和火星。

木星加土星能否變成太陽

另一類是「類木行星」,或者稱為「氣態行星」,組成這些行星的物質主要是氣體,所以這些行星的體積和質量都十分巨大,包括木星、土星、天王星和海王星。那麼,這些太陽系中的氣態巨行星都是由什麼氣體組成的呢?我們根據組成行星的氣體不同可以把上述行星分為兩類,第一類是木星和土星,這兩顆行星個頭最大,組成成分也十分相似,主要的成分就是「氫」,以及少量的氦;第二類是天王星和海王星,這兩顆行星被稱為「冰巨星」,它們行星內部的組成成分主要是由低溫狀態的H2O、CH4、NH3等組成的冰。

太陽系八大行星示意圖

我們發現,實際上太陽系中的木星和土星,其物質組成和太陽系唯一的恆星「太陽」的物質組成十分相似。我們知道太陽源源不斷的向宇宙空間釋放能量,其能量來源就是來自於太陽內部的氫核聚變反應,太陽已經這樣穩定「燃燒」了超過50億年,估計還將會繼續「燃燒」幾十億年,那麼,和太陽物質組成成分類似的木星或者是土星有沒有機會變成恆星呢?答案當然是否定的,因為它們兩個目前還是行星狀態,也就是不管「木星」還是「土星」,體積和質量都不夠大,其內部核心的溫度和壓力並不能產生氫核聚變反應。

木星

那麼,如果把木星和土星兩顆巨行星合併在一起,有沒有可能成為像太陽一樣的恆星呢?要回答這個問題,我們需要先來看看宇宙中最小質量的恆星,其質量要求是多少。我們太陽系中的太陽是一顆黃矮星,個頭中等偏小,比太陽質量小一些的恆星也有很多,其中我們把質量為太陽質量0.4倍以下的恆星稱為「小恆星」,目前人類發現的最小質量恆星是J0523(全稱2MASS J0523-1403),距離地球大約40光年,是一顆位於主序星階段的紅矮星。

土星

恆星J0523的表面溫度僅為1800℃左右,它的質量大約為太陽質量的0.077倍,由於木星的質量大約為太陽質量的千分之一,所以恆星J0523的質量大約為木星質量的77倍。如果恆星質量小於木星質量的77倍,那麼其內部溫度就無法達到產生核聚變的條件,也就是說木星只有把自身質量提升到自己的77倍,才有機會成為恆星。而土星質量約為木星質量的0.3倍,兩者相加也只能形成一個1.3倍木星質量的新天體,距離成為恆星還差得很遠了。木星如果要朝著成為恆星的方向努力,那麼就算木星把所有太陽系八大行星的質量都加在自己身上,質量也是不夠的。

鷹狀星雲

那麼,木星是不是就註定不能成為一顆恆星了呢?也不一定,我們知道,太陽系位於銀河系的一個旋臂上,隨著旋臂一起在繞著銀河系中心旋轉,那麼太陽系在運行的過程中將來有可能飛過一片分布大量星際物質或者星雲的宇宙空間,木星依靠自身的引力,不斷增加自身的質量,最終點燃自己。另外,還有一種可能,那就是等,一直等到太陽的燃料耗盡,變成紅巨星,太陽體積將會膨脹到火星軌道,最終發生「氦閃」,太陽把許多物質拋向宇宙空間,此時木星依靠自身的引力吸收太陽拋射的氣體,增加自身質量,並最終點燃自己。你覺得哪一種更有可能呢?

向外拋射物質瀕臨死亡的恆星

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    太陽系是我們人類最為熟悉的「恆星天體系統」,因為我們生活的地球就是太陽系中的一個成員,像地球這樣的行星,太陽系內像地球一樣圍繞太陽公轉的大行星有八顆,我們稱為「八大行星」,分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
  • 如果木星與土星相撞在一起,會不會合併成第二個太陽?
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  • 如果木星與土星相撞,然後合併在一起,會不會變成另一個太陽?
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    八大行星距離太陽由近及遠分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,其中水星、金星、地球和火星是巖石組成的固態行星,或者稱為「類地行星」,另外木星、土星、天王星和海王星是氣體組成的氣態行星,或者稱為「類木行星」。科學家研究表明實際上太陽系八大行星,每一顆都有固態巖石和氣態氣體共同組成。
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    木星是太陽系中最大的行星,一個木星的質量是太陽系其他行星質量之和的2.5倍。木星的直徑達到了太陽直徑的10分之一,質量大約是太陽質量的1047分之一。木星的周圍有很多衛星,木星及其周圍的衛星組成的系統因此有了「小太陽系」的美譽。木星是一顆氣態行星,物質組成和恆星比較接近。