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超级木星现身宇宙,质量大得令人吃惊,最大的行星可以有多大?#金猫榜#

这个是认证

魅力科学君

2021-12-14 22:41

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木星的质量大约有1.9亿亿亿吨(1.8982 x 10^27千克),即使将太阳系中其他的七颗大行星的质量全部加在一起,也不足木星质量的一半,正因为如此,木星也常被我们称为“行星之王”。

然而这个称号仅限于在太阳系的范围内,其实在已知的宇宙中,还存在着质量比木星更大的“超级木星”。

超级木星现身宇宙,质量大得令人吃惊

这颗超级木星与我们之间的距离大约为325光年,在天空中位于半人马座方向,其编号为“b Centauri (AB) b”,之所以会有这样一个奇怪的编号,是因为它同时围绕着两颗恒星公转,这两颗恒星分别被编号为“b Centauri A” 和 “b Centauri B”,它们一起组成了一个双星系统“b Centauri”。

上图为天文学家利用智利帕瑞纳天文台的甚大望远镜(VLT)获取到的直接图像,图像左上的明亮天体就是“b Centauri”双星系统,其总质量在太阳质量的6至10倍之间,右上那个的亮点是一颗背景恒星(就一打酱油的,我们不用去管它),右下的那个亮点就是“b Centauri (AB) b”了。

观测数据显示,“b Centauri (AB) b”与“b Centauri”双星系统的质心之间的平均距离约为560天文单位(这比木星与太阳的平均距离大了10倍有余),其质量是木星质量的11倍左右,要知道木星的质量是地球的大约317倍,也就是说,“b Centauri (AB) b”的质量相当于3千多颗地球。

不得不说,这颗超级木星的质量实在是大得令人吃惊,相信大家在对其表示赞叹的同时,也会好奇宇宙中还有没有比它更大的行星。

从理论上来讲,宇宙中最大的行星可以有多大呢?

由于行星的体积可以因为其密度的不同而出现很大的差异,因此我们通常是以质量作为标准来衡量一颗行星的大小。

实际上,行星的质量是有上限的,因为行星的质量越大,其核心的温度和压强就越高,如果一颗行星的质量达到了木星质量的13倍左右,其核心就会启动氘(D)的核聚变,从而演化成一颗褐矮星。

褐矮星不属于行星,它们是一种质量介于恒星和行星之间的天体,当其质量进一步增加到木星质量的80倍左右的时候,其核心就会启动氕(H)的核聚变,从而演化成标准的恒星——红矮星。

(注:氕和氘都是氢的同位素,氕的原子核只有一个质子,氘的原子核由一个质子和一个中子构成,在宇宙中的氢元素中,有大约99.985%都是氕)

由此可见,从理论上来讲,就算是宇宙中最大的行星,其质量也不会超过木星质量的13倍,如果超过的话,它就会演化成其他类型的天体,而不能称之为行星了,因此可以说,前文所言的那颗超级木星,其实已经接近这个质量上限了。

看到这里,可能有人要问了:如果某颗行星的构成物质中没有氢元素,那它岂不是就没有这种质量限制了?

一颗星球的形成是一个由小到大的过程,首先是重元素(或者固体颗粒)不断地凝聚,当其质量达到一定程度时,就可以通过引力来吸积更轻的元素,一切顺利的话,其质量就会越来越大,引力也会随之不断增强,可以吸积的物质也就越来越多,在星云物质足够多的情况下,星球的质量就会迅速增长。

上图为宇宙元素丰度表,按质量来计算,氢元素占据了73.9%,氦元素占据了24%,余下的2.1%则是其它的元素,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丰度其实与宇宙元素丰度等同,也就是说,在形成恒星和行星的“原料”中,氢元素永远是占绝大多数。

这就意味着,宇宙中的那些质量达到一定程度的天体(不管是行星还是恒星),其物质成分必然是以氢元素为主的。那么问题就来了,像地球这样的岩石行星,为什么没有像气态行星那么多的氢元素呢?其实这与太阳有关。

地球形成的位置距离太阳较近,太阳的热量会使其附近区域的氢、氦以及各种挥发性物质(如水、氨、甲烷等)只能以气态的形式存在,与此同时,太阳释放的恒星风还会不断地将这些气态物质“吹”向更远的地方,因此在这片区域中,只有较量的重元素能够凝聚,这样就造成了像地球这样的岩石行星“先天不足”,其引力也就不足以吸积氢气了。


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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