03.02 星球體積是否有臨界點,一定體積以上必須是恆星嗎?

覓l


星球體積是否有臨界點,一定體積以上必須是恆星嗎?

一般體積並不是能發展成恆星的硬性指標,而質量才是,在天體的形成過程中,只有超過了臨界質量的岩石質天體才能用引力留住更多的輕元素,您沒有看錯,是“輕”元素,其實大部分就是氫元素,因為在恆星未來的燃燒過程中,只有氫元素才能為其在主序星階段提供核聚變原料!

除第一代恆星以外二代或者三代恆星的內核無一不是固態內核!這是由於上一代恆星超新星爆發後的星雲物質中,金屬元素(天文意義上認為除了氫元和氦之外其他都是金屬元素)佔了很大一部分,作為質量中心這些金屬元素無疑佔了絕對優勢,因此天體成長過程中它們作為基石是肯定的!

當這個天體足夠大,留住足夠多的輕元素氣體時,如果成長到木星質量的13倍以上 那麼其內部的溫度和壓力足夠點燃氘聚變,成為一顆臨界狀態的褐矮星,但比較可惜的是氘元素丰度並不高,其燃燒時間一般不超過5000萬至1億年!剛好最近太陽系附近觀測到一顆12倍木星質量的流浪行星,如下圖:

最新觀測發現的WISEA J114724.10−204021.3,它沒有主恆星,在太空中自由漂浮,科學家認為它最初可能是一顆低質量褐矮星(12倍木星質量)。很可惜,就差那麼一點點與褐矮星失之交臂!

如果這個天體繼續成長,到達木星的80倍質量以上時 其內部的溫度與壓力將足夠點燃氫元素聚變,成為一顆入門的恆星--紅矮星,不要小看紅矮星,它應該是宇宙中最長壽的發光天體了,壽命高達200-300億年!我們的鄰居比鄰星就是一顆典型的紅矮星。

最右邊那顆就是比鄰星Proxima!

假如這個天體達到0.8個太陽質量以上,那麼就和我們太陽一樣,成為標準的黃矮星 別以為我們太陽就是最好的,從黃矮星開始後期會膨脹成紅巨星,再後就是白矮星+行星狀星雲,這可不是好事,因為紅巨星會將原來在宜居帶內的行星統統燒成地獄!

太陽的未來,地球前景不妙!其實紅矮星才是最適合宜居的恆星,因為終其一生都不會大發脾氣,不會對它的子民下手.....

再往上...就是超巨星、藍超巨星.....越大的質量壽命將越短 其劇烈的核聚變將讓其過快的耗完氫元素成為紅巨星,最後在超新星爆發中走完匆匆一生!

大麥哲倫蜘蛛星雲中的藍特超巨星,太陽質量的265-350倍,如果未來發展到紅巨星將是如何巨大的天體!

而盾牌座的UY則是一顆超級紅巨星,當然體積上比上面那個藍特超巨星還要大一些,如果放在太陽系裡其直徑能達到土星軌道附近!但其質量並沒有太大,為太陽的32倍左右!

上圖為不同質量恆星的命運,SUN-LIKE 就是類太陽的恆星!


星辰大海路上的種花家


答:準確地說,天體的質量有臨界點(而不是體積),高於質量臨界點的星球會發展為恆星。


恆星形成與演化理論描述,天體質量大於一定值時,天體將會演化為恆星。



根據星球的性質,可粗略地分為:

小行星——類地行星(固體星球)——類木行星(氣態行星)——褐矮星(失敗的恆星)——主序星(真正的恆星)……黑洞


一個天體的質量,基本決定了這個天體的性質;因為質量越大的天體,其內部的溫度和壓力越高,這將影響著天體內部核聚變的反應速率:




(1)小於13倍木星質量的天體,其內部溫度和壓力,不足以達到核聚變反應的條件,只能形成類木行星或者類地行星;

(2)13倍木星質量

(3)天體質量>73倍木星質量(約0.07倍太陽質量),天體內部的核聚變反應將徹底點燃,從而演化成真正的恆星;

這也說明,一顆恆星的質量下限將是0.07倍太陽質量,目前天文學發現的小質量恆星,基本都大於0.07倍太陽質量。


也有一些機構宣稱發現了質量小於0.07倍太陽質量的恆星,具體是測量數據的誤差,還是理論的缺陷,還沒有合理的解釋。



如果天體的質量足夠大,恆星的核反應也不能平衡其強大的引力,那麼恆星將會坍縮為中子星或者黑洞。


好啦!我的答案就到這裡,喜歡我們答案的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


確切來說是的,星球體積和質量是有零界點的。這也是成為恆星必然要走的過程。也是區別恆星和行星的重要因素。

很多朋友問,有沒有比太陽大的行星,現在就可以回答,絕對不會有。

理論上來說,達到0.07個太陽質量的星球,必然就是進化恆星。


這裡我們簡單瞭解下為什麼會這樣。

我們知道宇宙存在萬有引力。引力的大小和質量成正比。質量越大,引力越強。任何一個天體,在萬有引力作用下物質都會對中心產生擠壓。從而使中心內部處於一個高溫高壓狀態,地球也不例外,地球噴發的岩漿就是最好的證明。

所以,質量越大,內部壓力和溫度就會越高。我們太陽系,質量最大的行星是木星。質量約為太陽千分之一。


其內部溫度高達3萬多度,我們地球內部也不過才幾千度。

理論上,質量達到木星13倍質量,其內部的壓力溫度就可以產生相對容易的氘聚變。從而“點燃自己”。但是這在科學定義上來說,這是屬於失敗的恆星,只能產熱,遠遠達不到發光程度。稱為褐矮星。不屬於恆星範圍。


只有質量突破75倍木星質量,在絕對的壓力溫度下,產生氫聚變反應,可以發熱發光,才能說是真正意義上的恆星。區別行星恆星的重要指標就是有無氫聚變反應。但這類恆可以產熱,但是隻能散發微弱光芒的恆星,也只被稱為紅矮星。

我們銀河系大約百分之七十的恆星都是紅矮星。包括離地球最近的恆星比鄰星(距離地球約4光年),也是一顆紅矮星。但我們如果不用儀器,用肉眼是無法看到的。能肉眼看到的很多都是比我們太陽質量還誇張的恆星。



所以,行星再大都是有臨界值的,超過那個值,不好意思,自己不燃燒都不行了。也就是最多0.07個太陽質量它就會向恆星進化了。因為內部溫度實在太高,可以點燃自己了。


壹點科譜


宇宙星體不管是恆星還是行星,都是有一定質量限制的,這是由於引力規律導致的。但這個界限還不是十分明顯和精確,科學家們還在摸索和研究中。

有一個愛丁頓極限理論認為,恆星內部核聚變產生的能量會不斷的從內而外的噴發,它必須與引力達成一定的平衡關係,引力的收縮力與核聚變的張力產生平衡。

當這個勢能被打破時,恆星的光輻射散熱速度小於能量產生的速度,多出來的能量就會使恆星發生膨脹拉昇,外層爆裂快速消散,這顆恆星就會土崩瓦解。

科學界根據這些理論,開始認為最大的恆星質量應該在150顆太陽質量之內,但後續的發現打破了這種說法。

現在人類發現的最大恆星為大麥哲倫雲/蜘蛛星雲/R136超星團中的R136a1,是太陽質量的265倍,亮度約太陽的800萬倍,距離我們16萬光年。

這種巨大的恆星的演化也證明了愛丁頓極限理論是對的,它們很不穩定,恆星風強烈,不斷的向太空拋射著物質,比太陽損失的速度超過十億倍,所以其壽命很短。

科學界認為R136a1主序星週期只有約300萬年,現在壽命已經有170萬年,還有130萬年就要一命嗚呼,爆炸成一個黑洞。

目前科學界普遍認為恆星最大質量上限為太陽的300倍。

木星是太陽系裡行星的老大,質量是地球的1300多倍。所以說到最大的行星,大家都喜歡用木星說事。

木星是一個氣態行星。氣態行星都是巨行星,比類地行星要大很多。

在太陽系有類木行星4顆,即木星、土星、天王星、海王星。木星質量是地球的1300多倍,最小的類木行星天王星是地球質量的14.5倍。

一般認為類地行星(就是地球這樣的岩石外殼組成的行星)不會很大,大到有足夠的引力就會束縛住星雲中的氫和氦,就會變成氣態行星。這個岩石星球多大為限並沒有很確切的定義。

根據觀測和相關理論,科學界認為一顆行星質量達到太陽質量的8%時,就可以成為一顆恆星-紅矮星。木星目前的質量時太陽的0.1%,因此還需要增加70多倍質量,就可以在核心點燃氫核,發生核聚變,變成一顆真正的恆星。

行星變大了,還有可能形成褐矮星,這種星球介於恆星和行星之間,質量太小無法點燃核聚變,因此很暗淡,亮度和熱輻射都比較小。

科學界現在觀測到了很多褐矮星,質量一般為太陽的3.5%-5.5%。

科學界把褐矮星稱為“失敗的恆星”,認為行星質量大於木星的13倍時,就會啟動內部的氘燃燒,這種燃燒釋放的能量很少,燃燒時間也會很短,不會超過1億年。

褐矮星一生所釋放的能量絕大部分時期形成和收縮所釋放的引力能。褐矮星如果不能繼續吸積達到啟動氫核聚變能力,就會變冷而老去。

以上就是時空通訊的觀點,歡迎點贊點評關注和拍磚。


分享到:


相關文章: