失敗的王儲

在太陽系八大行星中，木星絕對是無可爭議的霸主。木星的質(zhì)量是除太陽以外所有天體總和的2.5倍，甚至可以憑借強(qiáng)大的引力，將太陽系的質(zhì)心拖出太陽表面以外數(shù)十萬公里。

而科學(xué)家的觀測結(jié)果表明，和太陽一樣，木星的主要組成元素也是氫和氦。太陽71%的質(zhì)量是氫，27%的質(zhì)量是氦，其余部分由其他元素組成；類似的，木星有73%被氫占據(jù)，25%的部分是氦，其他元素占了2%的質(zhì)量。如此類似的組成元素和比例，使得二者的密度也幾乎相同，太陽是每立方厘米1.408克，木星則是每立方厘米1.326克；相比之下，地球這樣的巖石星球密度就大得多，每立方厘米達(dá)到了5.5克。

因此，科學(xué)家一直在思考：為什么木星沒有變成恒星？

目前的理論也很明確：木星的質(zhì)量雖然很大，但是還不夠大，不足以在核心處形成足夠強(qiáng)大的壓力和足夠高的溫度，以至于能夠引發(fā)核聚變反應(yīng)?？茖W(xué)家還給它起了一個頗有味道的綽號：失敗的王儲。

比木星還小的恒星

可是，當(dāng)科學(xué)家們看到一顆名為EBLM J0555-57Ab的天體時，問題又再一次浮出水面了。

2017年的時候，科學(xué)家第一次在距離我們600光年以外的繪架座方向發(fā)現(xiàn)了這顆恒星。據(jù)觀測，它位于一個三合星系統(tǒng)中，其中兩顆是和太陽類似的恒星。而2017年科學(xué)家在這里發(fā)現(xiàn)的第三顆恒星，也就是EBLM J0555-57Ab，確實(shí)顯得非常特別。

觀測結(jié)果表明，它的半徑只有大約59000萬公里，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小恒星。這個半徑在太陽系內(nèi)，別說和太陽比，就連和木星比都相形見絀，只有木星的84%左右，僅比土星大一點(diǎn)。

（圖片說明：EBLM J0555-57Ab與木星、土星的對比）

那么問題來了：為何木星那么大都只能是一顆行星，而EBLM J0555-57Ab更小，反而成為了一顆恒星呢？

答案很簡單，因?yàn)闆Q定一顆天體能否成為恒星的根本條件，就在于其核心處的氫能否自發(fā)進(jìn)行核聚變反應(yīng)。而核聚變反應(yīng)的進(jìn)行與否，又取決于它的質(zhì)量。雖然體積小得多，但EBLM J0555-57Ab的質(zhì)量達(dá)到了木星的85倍，恰好達(dá)到了理論上可以進(jìn)行核聚變的程度，于是它就被“點(diǎn)燃”了。如果質(zhì)量再小一點(diǎn)，它恐怕也就只能做一顆行星了。

相比之下，木星的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以進(jìn)行核聚變，因此它成為了一顆冰冷的行星。

接下來還有一個問題：當(dāng)初為何木星只獲得了這么少的質(zhì)量？它為何沒有成長得更巨大一些呢？這就要說到行星的形成模型了。

天體的形成模型

我們知道，恒星都是形成于一片原始星云的坍縮的。在引力的作用下，物質(zhì)向一個質(zhì)心不斷下落，質(zhì)量不斷累積。當(dāng)它的質(zhì)量足夠大時，就會在核心處提供足夠的溫度和壓力來進(jìn)行核聚變。在這顆恒星被點(diǎn)亮的時候，它周圍可能仍然還有大量的物質(zhì)彌散在宇宙空間，其中一部分會繼續(xù)下落，但是當(dāng)恒星的輻射過強(qiáng)時，這些物質(zhì)就不會再被恒星吞噬了，這是天體的引力坍縮模型。

對于木星這樣的氣體行星來說，它們的形成很可能是以通過所謂的卵石吸積模型來完成的。據(jù)推測，在太陽剛形成后，有一些小冰塊或者巖石在繞其公轉(zhuǎn)。它們通過碰撞和靜電力相互結(jié)合，不斷成長，最終變成了一顆行星。當(dāng)它的質(zhì)量達(dá)到地球10倍左右的時候，就會開始吸積更多的氣體，繼續(xù)壯大，這就是所謂的核心吸積模型。

這一點(diǎn)已經(jīng)得到NASA科學(xué)家的進(jìn)一步論證，朱諾號探測器的觀測結(jié)果表明，木星曾經(jīng)的確是有一個核心的。

就是通過這樣的過程，木星一路成長到地球質(zhì)量的318倍，也就是太陽質(zhì)量的1‰。這時，木星周圍的物質(zhì)基本上已經(jīng)被它吸積殆盡，它也就停止了成長。因此，對于木星來說，它只能怪自己“生得晚”，太陽系內(nèi)絕大部分物質(zhì)都被太陽所占據(jù)，給它留下的物質(zhì)實(shí)在太少，以至于它沒有成長到足夠大的質(zhì)量。

“被閹割的恒星”

說木星是失敗的恒星，也沒有什么毛病。不過在宇宙中，還有比木星更加悲慘的，因?yàn)樗鼈冋娴氖遣钜稽c(diǎn)就成功了，這種天體就是褐矮星。

所謂的褐矮星，就是介于恒星和行星之間的天體。說它不是恒星，是因?yàn)樗暮诵奶幋_實(shí)無法進(jìn)行氫聚變反應(yīng)；而說它不是行星，是因?yàn)樗鼉?nèi)部的氫雖然無法聚變，但氫的同位素氘（即含有一個中子的重氫）卻對反應(yīng)條件要求更低一些，因此可以發(fā)生聚變反應(yīng)。

不過，由于氘的含量較低，因此這樣的聚變只能維持10000年左右。而且，氘的聚變所產(chǎn)生的能量也遠(yuǎn)小于氫，所以褐矮星的溫度也遠(yuǎn)比普通恒星要低得多，有的褐矮星表面溫度甚至在零下。

即便是這樣被“閹割”了的核聚變，木星也無法實(shí)現(xiàn)。

1995年，科學(xué)家們首次在宇宙中觀測到了褐矮星。在那個時候，科學(xué)家們?nèi)匀粚@種天體的形成爭論不已。從核聚變的角度來說，它的確介于恒星和行星之間，那么它的形成過程到底是類似于行星還是恒星呢？

研究結(jié)果表明，褐矮星的形成模式正是和普通恒星類似的引力坍縮模型，與木星并不相同。這意味著，引力坍縮模型和核心吸積模型模型之間有一個分界線。

根據(jù)科學(xué)家的推測，這個分界線的具體數(shù)字大約是木星的10倍質(zhì)量。也就是說，通過木星這樣的核心吸積模型形成的天體，最多只能達(dá)到這個數(shù)字。而這個質(zhì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以讓木星內(nèi)部產(chǎn)生氫的聚變或者是氘的聚變的，因此從一開始，木星就沒有成為恒星的潛質(zhì)。

所以，雖然木星體積非常大，但距離核聚變還差得很遠(yuǎn)。表面上看是因?yàn)橘|(zhì)量不足，實(shí)則根本原因早在形成初期就已經(jīng)埋下了。如果它不是通過核心吸積的方式，而是通過引力坍縮的方式形成，那么就有機(jī)會形成一顆恒星。而如今，它只能在太陽面前俯首帖耳，安心做一顆行星了。

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