第307章 恒星与行星(转变与形成)

质量范围 ≥75倍木星质量(0.075 M☉) ≤13倍木星质量(否则成褐矮星)

形成方式 分子云坍缩 原行星盘吸积

典型代表 太阳、红矮星、巨星 地球、木星、超级地球

恒星的核心必须持续进行核聚变才能维持其身份,而行星主要依靠引力平衡和冷却后的热量。

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2. 恒星为行星的极端可能性

虽然恒星通常不会直接变成行星,但在特殊演化过程中,某些恒星残骸或伴星可以被视为行星类似物:

(1)白矮星冷却成钻石行星

- 过程:

- 中小质量恒星(如太阳)死亡后变成白矮星(地球大小,超高密度)。

- 经过万亿年冷却后,白矮星不再发光,变成一个结晶碳球(类似钻石行星)。

- 如果它围绕另一颗恒星运行,可能被重新归类为行星质量天体。

- 现实意义:

- 宇宙年龄(138亿年)远短于白矮星完全冷却所需时间(101?年以上),目前尚未观测到此类天体。

(2)恒星被剥离成行星质量天体

- 过程:

- 在密近双星系统中,一颗恒星(如红矮星)可能被伴星(如黑洞或中子星)剥离外层气体,最终只剩下一个行星质量的核心。

- 例如:PSR J1719-1438 b,一颗可能由恒星残骸组成的钻石行星,质量≈木星,但密度极高。

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- 争议点:

- 这类天体是否算仍有争议,因为它们并非通过传统行星形成方式产生。

(3)流浪行星中的失败恒星

- 过程:

- 某些低质量褐矮星(13-75倍木星质量)因形成时质量不足,无法维持核聚变,最终冷却成类似巨行星的天体。

- 如果它们在星际空间流浪,可能被归类为自由漂浮行星。

- 案例:

- SIMP J0.5+0(质量≈12.7倍木星),具有磁场和极光,但无法进行氢聚变。

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3. 恒星残骸 vs. 行星的界限

- 白矮星/中子星/黑洞:

- 这些是恒星死亡的产物,不算行星,但某些极端情况(如PSR J1719-1438 b)可能模糊分类。

- 褐矮星:

- 质量介于行星和恒星之间,冷却后类似巨行星,但仍不算真正的行星。

- 被剥离的恒星核心:

- 如果质量足够低(≈木星级别),可能被归类为行星质量天体,但形成机制不同。

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4. 科学共识

恒星通常不会直接变成行星,因为它们的演化终点是白矮星、中子星或黑洞。

某些恒星残骸或褐矮星可能表现出类似行星的特性,但本质仍是恒星或亚恒星天体。

未来观测可能发现更多模糊分类的奇特天体,但目前的定义仍较清晰。

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结论

恒星变行星在自然条件下极不可能,但某些恒星残骸或特殊演化产物可能接近行星的状态。真正的行星仍需通过原行星盘吸积形成,而非恒星直接转变。

二、行星与恒星的形成过程:

1. 恒星的诞生(恒星形成,Star Formation)

恒星诞生于巨大分子云(GMC,Giant Molecular Cloud)的引力坍缩,主要经历以下阶段:

(1)分子云坍缩

原始材料:主要由氢(H?)、氦(He)和少量尘埃组成。

触发机制:

自发坍缩(局部密度波动)

外部扰动(超新星冲击波、星系碰撞等)

(2)原恒星(Protostar)形成