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奇趣涨姿势:木星可以变成太阳系中的第二个恒星吗?

 zgj幸福书斋 2018-05-05

我们都知道,木星上主要成分为氢、和25%的氦,那么它可以变成太阳系中的第二个恒星吗?

在回答这个问题之前,先来看看太阳的“一生”是怎么样的。

太阳也是天体物理学上的“恒星”,尽管在我们地球人看来,太阳的质量已经是无法想像的存在,但在宇宙众多恒星当中,它却是最小的一撮小恒星序列。一般在天体上,质量小于2.3倍太阳质量的恒星为小质量恒星,介于2.3倍~8.5倍太阳质量之间的恒星为中等质量恒星,大于8.5倍太阳质量的为大质量恒星。

也就是说,想成为恒星,天体的质量必须与太阳质量相近或大于太阳质量。

另外,太阳目前正处于壮年(已活了50亿年),还有50亿年后,由于核心以氢燃料为核聚变,当氢燃料燃烧完毕之后,产生大量的氦却并不能被点燃(氦被点燃的热点比氢更高),此时太阳内部的热能辐射压大幅度减小,不足以抵抗自身重力而转变成迅速坍塌收缩过程。但是,我们知道,“物极必反”,太阳不断收缩必然造成密度和压力迅速升高、内部温度将变得越来越高(高压下产生热能),当温度达到一定水平致使难以被点燃的氦点燃了,而高温也把太阳外壳膨胀,形成内部收缩外部膨胀的局面。这样就变成核心高能辐射迅速膨胀的天体——红巨星,当膨胀到一定程度,就连地球也被这个红巨星包含在它的肚子里面。

所以,当一般说到红巨星的时候,其内部燃料为氦而不是氢,太阳转变成红巨星的时候,地球就会被彻底毁灭。

那么,红巨星中的氦燃料燃烧完毕之后,会变成什么天体呢?

当然,跟上面氢燃料为核聚变结局一样,核心的氦也被烧光之后,会留下生成碳和氧等物质。此时重力又占据强势一方,红巨星坍塌收缩过程重演,当内部密度和压力变得更加大时,温度也随着增高,然而此时太阳(红巨星)质量已变得非常小(质能守恒,能量的损失必定造成质量的损耗),压力引起的温度不足以达到点燃碳和氧核聚变条件,只有外层的氢和氦继续燃烧,发挥着余晖。当收缩压力越来越大,密度也越来越大,构成物质的电子会产生抵抗力阻止收缩过程,直到被压缩到某种密度时,核心就会变成体积极小、密度极大、温度极高的天体——白矮星。

而外部则继续膨胀辐射,内外之间会逐渐形成两个明显的分层,最终脱离形成由外层组成的“星云”,消失于宇宙中;内部形成单独的天体,也就是上文说到的白矮星。

当白矮星耗尽所有的能量的时候(此时内部没有任何燃料,靠着以前的预热发光发亮),收缩过程中止之时,白矮星就变成黑矮星。因此,天体物理上的定义黑矮星为:

由低温简并电子气体组成,由于整个星体处于最低的能态,因此无法再产生能量辐射了。以碳为主和少量氧构成。

白矮星冷却成黑矮星的过程十分缓慢,可能需要100亿年左右。

终上所述,特别是太阳后期的演化过程,着重关键词质量、密度、自身引力。尽管木星质量比其他太阳系的行星大得多,是气态巨行星,而且上面主要有氢(很多)和氦(占总质量的25%),远远达不到由热压转换成“热燃”的过程,只会形成液态氢;即使有外力点燃氢,但这一点小量不足以维持(据推测,木星的中心并不是由氢和氦组成,而是一个含硅酸盐和铁等物质组成的核区,物质组成与密度呈连续过渡),更何况还有热点更高的氦如何点燃?

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