木星的質(zhì)量大約有1.9億億億噸(1.8982 x 10^27千克),即使將太陽系中其他的七顆大行星的質(zhì)量全部加在一起,也不足木星質(zhì)量的一半,正因?yàn)槿绱?,木星也常被我們稱為“行星之王”。
然而這個(gè)稱號(hào)僅限于在太陽系的范圍內(nèi),其實(shí)在已知的宇宙中,還存在著質(zhì)量比木星更大的“超級(jí)木星”。
超級(jí)木星現(xiàn)身宇宙,質(zhì)量大得令人吃驚
這顆超級(jí)木星與我們之間的距離大約為325光年,在天空中位于半人馬座方向,其編號(hào)為“b Centauri (AB) b”,之所以會(huì)有這樣一個(gè)奇怪的編號(hào),是因?yàn)樗瑫r(shí)圍繞著兩顆恒星公轉(zhuǎn),這兩顆恒星分別被編號(hào)為“b Centauri A” 和 “b Centauri B”,它們一起組成了一個(gè)雙星系統(tǒng)“b Centauri”。
上圖為天文學(xué)家利用智利帕瑞納天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)獲取到的直接圖像,圖像左上的明亮天體就是“b Centauri”雙星系統(tǒng),其總質(zhì)量在太陽質(zhì)量的6至10倍之間,右上那個(gè)的亮點(diǎn)是一顆背景恒星(就一打醬油的,我們不用去管它),右下的那個(gè)亮點(diǎn)就是“b Centauri (AB) b”了。
觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,“b Centauri (AB) b”與“b Centauri”雙星系統(tǒng)的質(zhì)心之間的平均距離約為560天文單位(這比木星與太陽的平均距離大了10倍有余),其質(zhì)量是木星質(zhì)量的11倍左右,要知道木星的質(zhì)量是地球的大約317倍,也就是說,“b Centauri (AB) b”的質(zhì)量相當(dāng)于3千多顆地球。
不得不說,這顆超級(jí)木星的質(zhì)量實(shí)在是大得令人吃驚,相信大家在對(duì)其表示贊嘆的同時(shí),也會(huì)好奇宇宙中還有沒有比它更大的行星。
從理論上來講,宇宙中最大的行星可以有多大呢?
由于行星的體積可以因?yàn)槠涿芏鹊牟煌霈F(xiàn)很大的差異,因此我們通常是以質(zhì)量作為標(biāo)準(zhǔn)來衡量一顆行星的大小。
實(shí)際上,行星的質(zhì)量是有上限的,因?yàn)樾行堑馁|(zhì)量越大,其核心的溫度和壓強(qiáng)就越高,如果一顆行星的質(zhì)量達(dá)到了木星質(zhì)量的13倍左右,其核心就會(huì)啟動(dòng)氘(D)的核聚變,從而演化成一顆褐矮星。
褐矮星不屬于行星,它們是一種質(zhì)量介于恒星和行星之間的天體,當(dāng)其質(zhì)量進(jìn)一步增加到木星質(zhì)量的80倍左右的時(shí)候,其核心就會(huì)啟動(dòng)氕(H)的核聚變,從而演化成標(biāo)準(zhǔn)的恒星——紅矮星。
(注:氕和氘都是氫的同位素,氕的原子核只有一個(gè)質(zhì)子,氘的原子核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成,在宇宙中的氫元素中,有大約99.985%都是氕)
由此可見,從理論上來講,就算是宇宙中最大的行星,其質(zhì)量也不會(huì)超過木星質(zhì)量的13倍,如果超過的話,它就會(huì)演化成其他類型的天體,而不能稱之為行星了,因此可以說,前文所言的那顆超級(jí)木星,其實(shí)已經(jīng)接近這個(gè)質(zhì)量上限了。
看到這里,可能有人要問了:如果某顆行星的構(gòu)成物質(zhì)中沒有氫元素,那它豈不是就沒有這種質(zhì)量限制了?
一顆星球的形成是一個(gè)由小到大的過程,首先是重元素(或者固體顆粒)不斷地凝聚,當(dāng)其質(zhì)量達(dá)到一定程度時(shí),就可以通過引力來吸積更輕的元素,一切順利的話,其質(zhì)量就會(huì)越來越大,引力也會(huì)隨之不斷增強(qiáng),可以吸積的物質(zhì)也就越來越多,在星云物質(zhì)足夠多的情況下,星球的質(zhì)量就會(huì)迅速增長(zhǎng)。
上圖為宇宙元素豐度表,按質(zhì)量來計(jì)算,氫元素占據(jù)了73.9%,氦元素占據(jù)了24%,余下的2.1%則是其它的元素,要知道恒星和行星都是形成于原始星云之中,而原始星云中的元素豐度其實(shí)與宇宙元素豐度等同,也就是說,在形成恒星和行星的“原料”中,氫元素永遠(yuǎn)是占絕大多數(shù)。
這就意味著,宇宙中的那些質(zhì)量達(dá)到一定程度的天體(不管是行星還是恒星),其物質(zhì)成分必然是以氫元素為主的。那么問題就來了,像地球這樣的巖石行星,為什么沒有像氣態(tài)行星那么多的氫元素呢?其實(shí)這與太陽有關(guān)。
地球形成的位置距離太陽較近,太陽的熱量會(huì)使其附近區(qū)域的氫、氦以及各種揮發(fā)性物質(zhì)(如水、氨、甲烷等)只能以氣態(tài)的形式存在,與此同時(shí),太陽釋放的恒星風(fēng)還會(huì)不斷地將這些氣態(tài)物質(zhì)“吹”向更遠(yuǎn)的地方,因此在這片區(qū)域中,只有較量的重元素能夠凝聚,這樣就造成了像地球這樣的巖石行星“先天不足”,其引力也就不足以吸積氫氣了。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見`
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