星空中的恆星,你知道是什麼嗎?宇宙科學家告訴你,恆星的真面目!

我們聽那些宇宙科學的講座、課程時,經常聽到恆星、行星、衛星這樣的字眼。頭頂星空當中的一顆顆閃閃發光的星星,竟有各種各樣的不同!

那麼,恆星是什麼呢?

恆星是那些能自己發光發熱的星星

,咱們的太陽就是一顆恆星。學者們認為恆星的主要組成是等離子體,透過其自身重力保持在一起。它們內部進行著核反應,釋放出巨大的能量。

星空中的恆星,你知道是什麼嗎?宇宙科學家告訴你,恆星的真面目!

佈滿星辰的銀河(來源:Veer 相簿)

而天空中明亮的金星、水星、火星、木星等等,雖然比大多數的星星要亮,但它們其實並不發光,都是反射的太陽光——它們離我們太近了,就好比夜間路邊玻璃窗反射的路燈倒影,也比 10 公里外的路燈看起來更加明亮。通常我們指那些體積較大並且自己不發光發熱的天體為 \“ 行星 \”。

行星在科學上比較新也比較嚴格的定義是:

(1)必須是圍繞恆星運轉的天體;

(2)質量必須足夠大,來克服固體引力以達到流體靜力平衡的形狀(近於球體);

(3)必須清除軌道附近區域,公轉軌道範圍內不能有比它更大的天體。

衛星則是圍繞行星運轉的天體。

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藝術圖:太陽系的行星圍繞恆星太陽執行(來源:Veer 相簿)

因此,

區分恆星和行星,一來是它們誰繞著誰轉,二來是是否發光發熱。

恆星通常遠遠大於行星,因此根據萬有引力定律,基本是行星圍繞恆星轉。

那麼有個有趣的問題:恆星有沒有可能變成行星呢?要解決這個問題,我們首先要了解恆星的演化過程。

恆星的演化過程是怎樣的?

我們以太陽為例:

太陽屬於一類被稱為主星序的恆星

。這種恆星透過氫的核聚變在核心內形成氦併產生能量,且以光和熱的形式釋放出來。釋放的能量也能維持球形星球所需的壓力,所以太陽的物質不會向內塌陷。一般來說,恆星在這個階段可以停留大約

100 億年

恆星核心所含的氫是有限的,一旦太陽耗盡了核心中的所有氫,核心的核聚變反應就會停止。核心開始向內塌陷,溫度升高。隨著核心變熱,恆星失去較外的一層,並開始膨脹,外層變冷,並呈現出微紅色的光芒。這種恆星現在被稱為

紅巨星

。紅巨星階段可以持續大約

10 億年

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紅巨星藝術圖(來源:https://www。scienceabc。com/wp-content/uploads/2019/09/Burning-atmosphere-of-red-giant-star-Imageyurchaks。jpg)

在紅巨星階段,恆星經過各種複雜的核反應,產生更多的能量來維持 \“ 壽命 \”,這些反應會逐漸耗盡它所含的氦,且只能暫時支撐住這樣一顆恆星。漸漸地,這些反應開始變得不穩定,因此恆星開始失去更多的外層。像太陽這樣的恆星會繼續這個過程,直到外層不斷脫落,暴露出核心,並進入被稱為

白矮星

的階段,最終慢慢冷卻並逐漸消失。

對於一顆質量大於太陽 1。4 倍的恆星來說,它核心向內坍縮後可能會爆發出巨大的爆炸,也就是所謂的

超新星爆炸

。這樣的爆炸會留下中子星或黑洞。

行星是如何形成的?

恆星形成時,周圍通常伴隨產生一個由氣體、塵埃和碎片組成的圓盤。這個圓盤中的塵埃粒子是岩石行星的組成部分。

由於重力和其他力的作用,這些粒子相互碰撞。如果碰撞很輕微(沒有反彈),這些粒子就會粘在一起。這個過程一直持續到形成質量稍大的岩石為止。在重力的幫助下,這些稍大的岩石可以把更多的粒子拉向它們。透過反覆進行這些過程,岩石可以成長成行星體,並繼續碰撞和融合形成行星。

如果一顆行星距離它圍繞飛行的恆星非常遠,那麼它的核心就會有很多冰凍的物質,形成的核心比較大,能夠吸引更多的氣體,最終會發展成一個氣態行星。

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形成行星過程的藝術圖(來源:https://www。scienceabc。com/wp-content/uploads/2020/03/Protoplanetary-disk-Jurik-Peters。jpg)

從我們剛才講解的兩種過程中,大家可以認識到,當一顆恆星死亡時,它留下的碎片完全有可能再次聚集並形成新的恆星和行星。

物質迴圈不息,恆星確實 \" 變 \" 成了行星。

不過,多問一句,恆星能直接變成行星嗎?

有一種說法認為,有一種名為

\"

褐矮星

\"

的天體就是恆星變成的行星。

什麼是褐矮星?

褐矮星有時被稱為 \“ 失敗的恆星 \”。

它們是體積太小不能成為恆星,但又太大而不能成為行星的天體,具有恆星和行星的混合特徵。

與普通恆星一樣,它們常常位於一個恆星星系(就好像太陽系)的中心,並有行星圍繞著它們執行。

許多理論認為,褐矮星沒有足夠的引力來支援氫的核聚變。不過,它可以支援重氫(氘)的核聚變。

因此,一種理論認為,在褐矮星生命的早期,它從氘的核聚變反應中獲得能量,併發出熱量和光,就像一顆普通的恆星一樣。然而,氘在宇宙中的含量是有限的,所以褐矮星的氘燃料消耗得非常快。

在這之後,所有的反應都停止了,褐矮星完全停止了光和熱的發射,開始變暗,變冷,看上去更像一顆 \“ 行星 \”。最終結果會是一組行星圍繞著一顆巨大的中心 \“ 行星 \” 執行。

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褐矮星藝術圖(來源:https://www。scienceabc。com/wp-content/uploads/2020/03/Brown-Dwarf-starDiego-Baruccos。jpg)

這就回到我們一開始說的,如果只考慮是否發光發熱,那麼褐矮星與行星非常相近。但從嚴格的定義來說,行星的 \“ 行 \” 包含了圍繞恆星 \“ 運動 \” 的意思,褐矮星就並不是一顆真正的 \“ 行星 \”。

也許經過一些天災地變,這顆星球轉而圍繞另一顆恆星轉動運行了,那我們就可以很確切地說,它從一顆曾經發光發熱的恆星,變成了確確實實的行星。不過,褐矮星的觀測較少,我們並沒有關於這方面的觀測記錄。

【來源:科普中國網】

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