03.05 木星能否变成太阳系第二颗恒星?

安心吧


天文学家告诉我们,仰望星空时看到的大部分星星其实都是和太阳一样会发光发热的恒星


那么恒星为什么会发光发热呢?答案是因为原恒星都是由氢和氦组成的,而当原恒星核心温度和压强达到氢元素核聚变的“底线”时,由内而外的氢元素核聚变反应便会“点亮”原本暗淡的原恒星,这也意味着茫茫宇宙中又多了一颗进入主序星阶段的恒星。

通过上面的介绍,我们已经知道恒星诞生有两个条件,第一是核聚变需要的氢元素,第二是足够的质量,因为只有质量达到一定程度后核心区域才会产生足够的温度和压强。



木星作为太阳系内质量和体积最大的行星,大气层内氢元素占比为75%,氦元素占比为24%,有趣的是这与太阳的氢氦分布也基本相同(氢元素占太阳质量的四分之三),因此在《流浪地球》和《2010太空漫游》等科幻里都有“点燃木星”或者“把木星变成恒星”的情节出现,那么现实中的木星真的有可能从一颗气态巨行星变成一颗发光发热的恒星吗?

这个问题的答案隐藏在宇宙恒星的质量下限中

以我们的太阳为标准,质量在0.075到0.5倍太阳质量的红矮星就是宇宙中质量最小的恒星,所以说恒星的质量下限就是0.075倍太阳质量,所以说木星只要达到这个质量,其核心区域的温度和压强就能“点燃”氢元素核聚变反应,从而让木星“蜕变”成一颗红矮星。

可惜的是木星质量只有太阳的千分之一,也就是0.001倍太阳质量,所以说木星需要将自身质量再增加75倍才能从一颗气态巨行星变成一颗红矮星。

可惜的是由于太阳占据太阳系总质量99.86%,而木星的质量又是除太阳以外其他所有太阳系天体质量总和的2.5倍,因此木星是无法在太阳系内获得足够质量变成恒星的。


宇宙探索未解之迷


木星很可能会在50亿年后变成一颗红矮星,挑起太阳系老大的大梁。

50亿年后,太阳将寿终正寝,临终前,会回光返照,变成一个红巨星。

太阳外围物质渐渐飘散到太空中,最终留下中心一个致密的核,只有地球大小,却有着太阳现在质量的一半左右,上面的物质呈电子简并态,密度达到每立方厘米1~10吨。

太阳红巨星时期,半径扩大200~300倍,吞噬了水星和金星,地球是不是会被吞噬,尚无定论。太阳变成红巨星后,膨胀到地球轨道甚至更远,所以地球即便不被吞噬,也会被烤焦。

太阳死亡后成为一颗白矮星,这颗白矮星得引力虽然在近距离很极端,但在长距离就比太阳弱多了。

因此自地球以后,几颗行星可能都会脱离太阳引力而成为流浪星球,这些没娘的孩子归宿何处前景渺茫。

这种艰难的时刻,很可能木星会担负起太阳系挑梁的作用,收拾太阳老爹留下的烂摊子。

木星是太阳系行星的老大,质量占了太阳系的0.1%,也就是相当于太阳质量的0.1%,是地球质量的318倍,是其他七大行星总质量的2.5倍。

但是,木星仍然只是一颗行星,变不了恒星。这是因为宇宙中最小质量的恒星都必须达到太阳质量的8%,只有这么大质量的天体,中心压力和温度才能够激发氢核聚变,才能够成为自身发光发热的一颗最小的恒星~红矮星。

木星要成为一颗这样的恒星,还要增加自身质量的70多倍,因此,木星这辈子只能做大哥,而不能成为总舵把子。

太阳死亡时外围气体物质的飘散,给木星一个大大的机会。

木星是太阳系里质量最大的行星,引力除了太阳,自然也是最大的。这样太阳丢失的气体质量,在飘过木星附近和周边时,将会被木星引力所捕获,这样就会使得木星的质量越来越大。

如果木星能够捕获到太阳膨胀飘走质量的15%以上,就会使自己的质量增加到太阳的8%左右,就很可能达到引燃核心氢核聚变的最低质量,成为一颗红矮星。

这样崩溃了的太阳系就有了新的主子,木星就会摇身一变,从大哥级变成爹妈级,开始照看起这些逝去亲爹亲妈的孩子,形成新的恒星系统。

不过这个恒星系统很可能会与太阳尸骸白矮星成为一颗双星系统,带领着无家可归的原太阳系流亡天体继续维持下去。

届时木星有没有这样的能耐,还很难说,时空通讯认为大概有万分之一的机会吧,哈哈。

一家之言,欢迎讨论。


时空通讯


要回答这个问题,得看看太阳的“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?



一点科技工作室


“木星能否变成太阳系第二颗恒星?”,虽然木星有超过百分之七十五的质量都为氢气,但是木星自身的质量还是太小,无法依靠自身的引力来点燃“核聚变”反应,因此目前认为木星是无法变成恒星的。

木星

和恒星类似,木星也是一颗气态星体,其自身构成物质主要为氢气与氦气,科学家认为木星自身构成物质的比例和太阳系原始星云非常吻合,因此通常认为木星和太阳一样都是诞生于原始星云,只不过在争夺物质的过程中,原始太阳获得了成功,所以木星可以看做是一颗“失败的恒星”。

点燃木星

不同于科幻电影《流浪地球》中的点燃方式,如果木星要变成一颗恒星,那就需要它有足够高的质量,来引发自身的核聚变反应。恒星的点燃方式我们可以参考太阳,太阳的质量高达2×10³⁰千克,从物质构成上看,太阳和木星很接近,超过百分之75的成分是氢元素。

由于自身重力的影响,在太阳的核心处,其压力可以达到30397500000000000帕斯卡,温度可以达到1500万摄氏度,在这种极端条件下,太阳内部的氢元素通过核聚变反应释放出大量的能量,据估算,在太阳内部每秒钟有600000000000kg左右的氢聚变成596000000000千克的氦,这个过程亏损的质量达到400万吨,也就是相当于释放了360000000000000000000000焦耳的能量。

现代科学认为,恒星存在着质量下限,大约为太阳质量的百分之七,也就是说如果一个星体的质量不足太阳的百分之七,即使其拥有合适的“燃料”,也无法通过自身重力来点燃“核聚变”反应,然而木星的质量仅仅为太阳质量的千分之一左右,由此看来木星是不可能转变为太阳的。

结语

木星虽然拥有合适的“燃料”,但由于其自身质量太小,无法通过自身重力为“核聚变”提供合适的“环境”,因此,目前看来,木星是无法变成恒星的。


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漫步的小豆子


成为恒星的最低门槛

不知道你有没有想过这么一个问题,为什么同样都是天体还会有恒星、行星、卫星的区别?而且宇宙还存在着很多脾气暴差的天体,比如:黑洞、中子星、白矮星之类的。

那么为什么会有这么多的不同和区别?

如果非要找出一个最为核心的因素,那就是:质量

具体来说是这样的,按照目前主流的理论,天体的形成是来自于分子云的引力坍缩。但在形成过程当中,有些天体的质量巨大,有些天体的质量就比较小。

  • 拿太阳来做参考,如果天体的质量超过太阳质量的7%,那就会成为引力的作用下形成一颗恒星。

具体来说就是,巨大的引力会迫使恒星的中心温度急剧上升,比如;太阳内核的温度就能达到1500万度,一般来说,此时的恒星内核都会成为等离子态。在这种状态下,内部的原子结构都不存在了,电子和原子核会到底乱串。

由于宇宙中99%以上都是氢元素和氦元素,因此,恒星主要也是氢原子和氦原子构成的。这意味着,恒星内部会有大量的氢原子核到底乱串。这时候氢原子核之间就有一定的概率发生核聚变反应,点亮恒星。说白了就是,氢原子核(也就是质子)发生核聚变生成氦原子核,损失的静止质量以能量的形式释放出来,这当中主要有两条路径,一条叫作质子-质子反应链。

另一条叫作碳氮氧循环。(碳、氮、氧在其中充当的是类似于催化剂的作用。)

  • 如果天体的质量小于太阳质量的7%,那这个天体就不具备成为一颗恒星的可能性。

事实上,就存在一类天体在还是原恒星时,由于质量不够大的,使得恒星的内核温度不够高,以至于无法点亮核聚变反应,那它们就会成为一颗褐矮星。(当然,更多的其实根本连褐矮星这个阶段都达不到,只是一颗普普通通的行星而已。)

在我们的太阳系当中,太阳占据了整个恒星系99.86%的质量,在剩余的天体中,质量最大的是木星,它是一颗巨行星,除了之外的行星加起来的质量都没有它大,准确说是它是剩余行星质量之和的2.5倍。

但木星的质量只有太阳质量的千分之一,也就是说,它距离成为一颗恒星的最低门槛还有相当大的距离(也就是上文提到的,太阳质量的7%),而且差距还不是一点点,而是差了70多倍左右。由于质量不足以达到这个门槛,导致木星自身的引力不足以引发核聚变反应,因此,木星很难成为一颗恒星。不仅如此,就算把太阳系内除太阳之外的剩余所有质量都给它,质量也还是够不到那个最低的门槛。

木星

虽然成为不了一颗恒星,但是木星内核是极为恐怖的。木星内部的温度可以达3.6万度,同时压力可以达到3000~4500GP。

在这种极端的条件下,木星的核心主要是由金属氢构成的。没错,你没有看错,就是金属氢。这种金属氢说白了就是可以导电的氢。

当然,你可能会说了,有没有人进入到过木星,如何知道木星内核是这样的,而且金属氢听起来也很奇怪。科学家为了证明这一点,其实一直在试图在实验室里合成,2017年,美国哈佛大学的科学家就利用钻石高压砧法(以3250万千克的力施加在6.5平方厘米的氢样本上),在几乎逼近钻石强度崩溃边缘时,成功把气态氢压缩成了金属氢。这也证明了在高压下,氢是可以被压缩成金属氢的。

最后,我们来总结一下,成为一颗恒星的门槛是太阳质量的7%及以上,木星只有太阳质量的千分之一,因此无法成为一颗恒星。不过,虽然成为不了一颗恒星,但木星内核的氢在高温高压下,已经呈现出了很反常的金属态。


钟铭聊科学


题主既然问出这种问题,应该明白恒星是由于什么原因形成的。

太阳是一颗恒星,它上面进行着核聚变。要想产生核聚变,需要有高温高压,太阳的质量足够大,太阳有强大的引力使中心处有足够大的压强和温度,这样就点燃了核聚变。


木星是太阳系中最大的行星,它的周围还有数十颗大大小小的卫星,有些卫星个头还挺大,因此木星及其卫星有一个别号叫做“小太阳系”。

木星毕竟还是要比太阳小的,它还质量还不够大,不能点燃它中心处的核聚变,它不可能变成恒星。

通过理论计算可知,如果木星的质量变为现在的13倍,它就有可能点燃中心处的核聚变。不过这个核聚变不能持续,木星仍然不能是一颗恒星。只有质量继续增大,增大到目前的八九十倍时,才有足够大的引力维持核聚变的持续发生,这样木星就成了一颗入门级的恒星。



现在的木星距离恒星还差老远呢。


刁博



答案是不行。

木星是太阳系内体积和质量最大的行星。木星的体积是地球的1,321倍,质量是地球的318倍,是其他行星质量总和的2.5倍,是太阳系行星中名副其实的老大哥,仅仅是大红斑,直径就能放下3个地球(当然它在逐渐变小)。对于我们的地球来说,是真正的庞然大物。

然而要想变为恒星,点燃核聚变,木星仍然远远不够格。木星的直径是太阳的十分之一,质量是太阳的千分之一。也就是说,在真正的恒星太阳面前,木星太小了。13倍的木星质量才可以点燃氘核聚变,但产能速率极低,也就是褐矮星,相当于入门原子弹; 81倍木星质量可以点燃氢聚变,恒星可以发光,但很暗弱,但是可以称为恒星了,相当于入门氢弹。


打死不喝孟婆汤


你真的想太多了 太阳系99.6%的质量都在太阳那里 木星想成为恒星连门都没有


吖旭哥


木星是我们太阳系中最大的行星,但它仍然需要更多的质量才能有可能变成第二个太阳。

失败的恒星

木星通常被称为“失败的恒星”,因为尽管它像大多数普通恒星一样大多是氢,但它的质量不足以在其核心中开始热核反应,并因此成为“真正的恒星”。但是“失败的恒星”这个词有点用词不当。从理论上讲,只要向其中添加足够的物质,任何物体都可以变成一颗恒星。有了足够的质量,物体的内部压力和温度将达到启动热核反应所需的阈值。对于最简单的元素氢,该阈值最小。

如何使木星变成恒星

为了使木星变成像太阳这样的恒星,将必须增加木星质量的1000倍。但是,要制造一个较冷的“红矮星”,只需要增加约80个木星质量即可。尽管确切数字仍然不确定,仍有可能形成仅约13个木星质量的“棕矮星”(氘而不是氢在恒星核心中融合)。 因此,木星不能也不会自发地成为恒星,但是如果至少有13个额外的木星质量物体碰巧与它碰撞,那么它就有机会。


科研小虫


在距离地球9.3亿千米的太空中,有着太阳系内体积和质量最大的行星木星,目前有多达67颗卫星围绕着它运行


很多人都知道太阳的质量占据了整个太阳系质量的99.86%,但木星的质量却是太阳系其他所有行星加起来质量的2.5倍,也就是说在太阳系除了太阳质量外“仅剩”的0.14%质量里,木星就占去了一大半。

相比天文学家对木星的“如数家珍”,绝大部分普通人对木星了解还都仅限于“太阳系最大行星”“大红斑”

,不过很多人在看完今年年初的硬科幻电影《流浪地球》后对木星的了解又加深了许多,因为在电影的最后人类利用地球发动机的喷焰成功点燃了木星和地球的混合气体从而将地球推出了“危险区”


然而严格意义来说《流浪地球》并不是第一个“点燃木星”的科幻作品,事实上早在上个世纪科幻大师阿瑟.克拉克就在他的《2010太空漫游》中描写了外星文明点燃木星使其成为太阳系第二个恒星的故事,而外星文明这么做的目的就是为了给木星卫星上的“太阳系新生命”提供足够的光和热。

那么在科幻作品频频“点燃木星”的情况下,现实中的木星真可以被点燃吗?


答案很显然是否定的,因为木星本身没有氧气只有和太阳一样的氢和氦,所以想让木星发生化学燃烧是不可能的,唯一可行的方案就是让木星的氢元素发生核聚变反应,从而让木星从一颗行星变成一颗恒星。

可惜理想很丰满现实很骨感,由于木星的质量大体只是太阳的千分之一(三),而恒星的质量下限又是太阳的百分之一,所以木星只有再

“增重”80到100倍才能让内部温度和压力达到氢元素核聚变所需要的标准


然而要从太阳系再找80到100倍木星质量的物质是不可能的,所以“点燃木星”终究只能是一个科幻设想。

从科学角度来看,如果木星真的增重80倍变成恒星的话,太阳系从此就会变成双恒星系,“新晋恒星”的引力也会干扰其他行星的轨道,更重要的是地球的环境也会因为“新太阳”的出现而朝着不可知的方向变化。

综上所述木星还是老老实实做一颗行星为好,太阳系内有太阳这一颗恒星就够用了


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