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。