木星是太阳系中最大的行星。就质量而言,木星使其他行星相形见war。如果将所有其他行星聚集到一个整体中,木星的质量仍然是其2.5倍。很难低估木星有多大。但是,由于近几十年来我们发现了成千上万的系外行星,这引发了一个有趣的问题,即木星如何比较。换句话说,一个行星有多大?答案比您想象的要微妙得多。
简单的答案是,大行星太小而不能成为恒星。恒星的通常定义是,恒星必须足够大才能将氢融合到其核心的氦气中。主序恒星是这样一种恒星,其中聚变产生的热量和压力由恒星的重力平衡。
恒星主要由氢和氦组成,可以安全地假设最大的行星具有相似的成分。太阳由约75%的氢和24%的氦气组成,其余1%是较重的元素。木星大约含71%的氢,24%的氦和其他5%。因此,让我们想一想,任何大型行星都是三份氢与一份氦。
只要没有发生聚变,大行星就会处于静水平衡状态。这就是说,所有试图自行坍缩的气体的重量,都受到不想被压缩的气体压力的平衡。更大规模你有更多的内部被挤压,并且越热它得到。有了足够的质量,内部就会变得足够热,以至于氢气开始融合到氦气中。这个临界质量大约是80个木星。质量大于此值的任何事物都必须是恒星。
但这不是最好的上限,因为宇宙中存在一些被称为褐矮星的物体。这些物体是星形的,因为它们不处于静水平衡状态。它们的内部像星星一样产生热量,甚至可以将氢融合到氘中,而不是氦中。另一方面,最小的棕矮星表面凉爽,浑浊,看起来像一颗行星。褐矮星的质量下限约为13个木星质量。
就质量而言,13个木星质量是一个很好的上限。但是,对于大型行星,实际上最大的行星实际上并不是最大的行星。
与在压力下不会压缩太多的固体不同,气体会大量压缩。因此,当您向气体行星增加质量时,其体积不会增加相同的数量。例如,木星的质量是土星的三倍,但体积不到土星的20%。回到我们的静水力平衡模型,最大的行星实际上尺寸小于木星。