@ 2023.09.05 , 07:08

恒星能否成为行星?模糊的边界

概要:

恒星和行星的形成过程不同,前者由气体云团聚集,后者由恒星坍缩形成的盘状结构中的微小尘埃和岩石碎屑聚集而成。所以从定义上说,恒星不可能变成行星。但天文分类是不断发展的,比如冥王星就在2006年被重新定义为矮行星。另外,棕矮星这一中间类天体也使分类更加复杂。它们的大小介于恒星和行星之间,有些行星又大到可以短暂进行核聚变。所以越来越多天文学家倾向于根据天体的形成机制而不是大小来分类。未来一些棕矮星可能会被重新分类为行星。尽管一颗恒星不可能变成一颗行星,但当恒星坍缩、爆炸时,它的物质可以被新行星重新利用,所以在某种意义上它成为了新行星的一部分。这领域分类正在不断演化,未来可能会有惊喜,但目前主流观点还是一颗恒星不可能变成一颗行星。

大多数科学家认为,一颗恒星永远无法成为一颗行星,但这些天体之间的界限有时可能会模糊。

恒星即使在数百万光年之外的夜空中也会闪烁,因为它们极热。行星则要冷得多。介于两者之间的是棕矮星这个天文学难题:它们比行星更大,但比恒星小,不太适合划分到任何一类中。

有时,天文学家称这些天体为“失败的恒星”。但是,如果你作为一颗恒星失败了,还能作为一颗行星成功吗?换句话说,一颗恒星或棕矮星能否变成一颗行星?这个想法令人着迷,但对许多天文学家来说,答案是否定的。“根据恒星和行星的形成方式,它们本质上就是两种不同的东西。”澳大利亚悉尼大学天文学博士候选人Kovi Rose说。

恒星和可能的褐矮星是通过引力使气体云团聚集而形成的。Rose说,由于它们的大质量,恒星可以进行核聚变,将氢转变为更重的元素:首先是氦,然后是碳,最后是铁。根据国际天文联合会,褐矮星的质量不足以融合普通氢,但可以短暂地聚变一种称为氘的氢的重同位素。

和行星一样,随着年龄的增长,褐矮星也在冷却。然而,许多恒星在死亡时会爆炸,“向宇宙抛射大量其他材料。”Rose说。新恒星从残留的气体中形成。在形成过程中,更重的元素在盘状结构中旋转。“那些残留材料将形成岩石颗粒和星际物质,最终形成行星。”Rose说。

恒星和褐矮星由气体形成,而行星由更重的元素形成。因此,从定义上讲,一颗恒星永远无法变成一颗行星。

尽管如此,定义会随着时间而演变。在历史的大部分时间里,恒星和行星都是由它们在天空中的运动模式来定义的。最终,人们了解到行星围绕恒星运转。现在,天文学家知道恒星(和棕矮星)也可以互相环绕——并且一些行星环绕着什么都不环绕。

20世纪60年代被首次推测、90年代被首次观测到的褐矮星,进一步使传统定义复杂化。它们“既不是失败的恒星,也不是经过改装的行星,而是一种自己的东西。”亚利桑那州立大学天体物理学教授Evgenya Shkolnik说。

Rose同意这一观点。但即使增加第三种类别,也无法完全捕捉这些天体的细微差异。“我们对事物的理解越深入,就越会发现事物存在一个连续光谱。” Rose说。

通常,恒星、褐矮星和行星都是通过大小来定义的:Rose说,恒星的大小至少是木星的80倍(氢聚变所需的质量下限),而棕矮星是木星大小的12至80倍(氘聚变所需的质量下限)。

但是许多天体使这些类别变得复杂。一些行星,比如气体巨行星木星,可以通过引力吸积足够的气体在岩石核心外围,其中一些具有足够大气层的行星可以聚变氘。与此同时,褐矮星随时间失去氘聚变的能力。在光谱的另一端,Rose最近发现了已知能发出无线电波的最冷棕矮星,这更常见于恒星。

由于这些重叠,许多天文学家更喜欢根据这些天体的起源来定义它们,而不是根据它们的质量。

只要这些天体仍按照形成方式来定义,褐矮星就永远不会成为行星——但请继续关注。

“我认为在某种程度上,你可以将这场辩论与关于冥王星行星地位的争论进行比较。” Rose说,冥王星在2006年被“降级”为“矮行星”,因为国际天文联合会改变了定义;未来,一些褐矮星也可能被重新分类为行星。

虽然一颗恒星永远不会成为一颗行星,但它可以成为许多行星的一部分,原因与人们说“我们都由星尘组成”是一样的。当一颗恒星爆炸时,“这颗恒星最终会被回收成下一代行星和其他所有东西。” Shkolnik说。“我认为这很美好。”

本文译自 Live Science,由 BALI 编辑发布。

赞一个 (4)