作為太陽系的「行星之王」,木星未來會不會變成恒星?

在太陽系八大行星之中,無論是論體積還是論質量,木星都是最大的行星,其體積大約是地球的1321倍,質量則是太陽系中的其他七顆行星的總質量兩倍多,正因為如此,木星也被譽為太陽系的「行星之王」。

作為太陽系的「行星之王」,木星的引力足以支持它吸積宇宙中最輕的元素——氫,因此只要木星附近有足夠的氫,它就會持續地將其「收為己用」,當其質量達到恒星的最低標準(太陽質量的8%)之后,木星核心的溫度和壓強就可以點燃氫的核聚變,從而變成一顆恒星。

所以木星未來會不會變成恒星,主要取決于木星在未來有沒有機會獲取到足夠多的氫。需要指出的是,宇宙空間異常空曠,木星幾乎不可能大量獲取太陽系之外的物質,所以我們只需要討論,木星能不能通過吸收太陽系之內的物質而變成恒星。

有一種觀點認為,在大約50億年之后,太陽將會演化成一顆紅巨星,在接下來的時間里,太陽會大量地拋出自身的外層物質,并最終演化成一顆白矮星。

由于構成太陽的主要元素就是氫(約占73.46的太陽質量),并且太陽在主序星階段只會消耗其核心區域的氫,因此在太陽拋出的外層物質中,其實就存在著大量的氫,在這種情況下,木星應該就可以吸收原本屬于太陽的氫,進而演化成一顆恒星。

不可否認的是,如果真是這樣的話,木星在未來是能變成恒星的,但實際情況卻很可能并非如此,為什麼這麼說呢?且看下文分析。

處于紅巨星階段的太陽,其外層物質仍然被太陽的引力束縛,而太陽之所以會拋出外層物質,其實是因為太陽核心的氦的核聚變所造成的。

太陽演化成紅巨星之后,其核心的氫幾乎完全聚變成了氦,于是太陽內部的核聚變就會停止,在此之后,太陽會因為失去了內部的輻射壓力而持續坍縮,進而導致其核心的溫度和壓強不斷升高,與此同時,在太陽中心區域的氦則會被漸漸壓縮成簡并態。

由于簡并態物質的體積不會受到溫度的影響(也就是不具備熱脹冷縮的特性),因此當溫度和壓強達到點燃氦的核聚變的條件時,處于這種狀態的氦就會發生短暫的失控熱核聚變,這就是大名鼎鼎的「氦閃」。

在發生了「氦閃」之后,太陽就會因為獲得了內部的輻射壓力而停止坍縮,但這只是暫時的,隨著能量的逐漸散去,太陽核心又會再一次坍縮,直到下一次「氦閃」的發生。

一次「氦閃」所釋放出的能量可以高達太陽正常狀態的上千億倍,在如此強大的能量的驅動下,太陽的引力就不足以束縛其外層的物質,于是這些物質就會被高速拋出,其速度可以高達每秒鐘數千公里,而太陽就是這樣在一波接一波的「氦閃」中逐漸失去了它的外層物質。

要知道木星的逃逸速度約為59.5公里/秒,這就意味著,只要一個物體的運動速度超過了59.5公里/秒,木星的引力就無法「抓」住它了。

據此可以推測出,木星的引力根本無法捕獲太陽所拋出的物質,在這種情況下,只有「正面擊中」木星的極少數物質才可以被木星「收為己用」,而其他的物質則只會與木星「擦肩而過」,繼續向太陽系的外圍擴散。

根據恒星演化模型,太陽在經歷了紅巨星階段之后會演化成一顆白矮星,其質量大約為太陽原本質量的54%,也就是說,屆時的太陽會拋出相當于自身質量46%的物質。

以木星與太陽之間的距離以及木星的表面積來計算,屆時木星被木星吸收的物質,大約只占得到太陽拋出物質總質量的2000萬分之1。

盡管木星被譽為太陽系的「行星之王」,但它的質量卻只有太陽的大約千分之1,而成為恒星的最低標準則是太陽質量的8%,顯而易見的是,如此少的物質,根本無法讓木星的質量達到變成恒星的標準。

另一方面來講,在太陽演化成白矮星之后,那些被太陽拋出的物質會形成一片巨大的行星狀星云,其直徑可以達到1光年左右,而屆時的木星仍然會受到太陽引力的束縛,只不過由于太陽損失了太多質量,其引力會出現大幅下降,因此屆時的木星將在一個更遠的軌道上圍繞太陽運行。

正如前文所言,太陽拋出的物質相當于自身質量的46%,盡管這看上去很多,但這些物質分散在直徑1光年的星云中,就顯得非常稀疏了,因此可以說,未來的木星想要通過吸收這片星云中的物質來達到變成恒星的標準,其可能性基本上等于零。

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