第307章 恒星与行星(转变与形成)

引力收缩 → 核心温度、压力上升。

吸积盘(Accretion Disk)形成,物质向中心聚集。

热核反应尚未开始,主要靠引力能发光。

(3)主序星阶段(Hydrogen Burning)

当核心温度达到 1000万K,氢核聚变(H→He)启动,恒星正式诞生。

进入主序星阶段(如太阳已在此阶段约46亿年)。

恒星质量范围:

最小恒星(红矮星):≥0.075 M☉(约75倍木星质量)。

褐矮星(失败恒星):1375倍木星质量(仅短暂氘聚变)。

2. 行星的形成(行星形成,Planet Formation)

行星诞生于恒星周围的原行星盘(Protoplanetary Disk),主要有两种理论:

(1)核心吸积模型(Core Accretion)

适用于类地行星和气态巨行星

步骤:

1. 微行星(Planetesimals):尘埃碰撞结合,形成公里级天体。

2. 行星胚胎(Protoplanets):继续吸积,形成月球至火星大小天体。

3. 类地行星(如地球):金属/岩石物质聚集而成。

4. 气态巨行星(如木星):核心吸积足够气体(需在气体盘消散前完成)。

(2)盘不稳定模型(Disk Instability)

适用于快速形成的气态巨行星

过程:原行星盘局部引力不稳定,直接坍缩成行星。

行星质量范围:

类地行星(地球、金星):<10 M⊕(地球质量)。

超级地球(SuperEarths):210 M⊕。

气态巨行星(木星、土星):1013 M_J(木星质量)。

超过13 M_J → 可能成为褐矮星。

3. 恒星 vs. 行星形成的关键区别

特征 恒星 行星

物质来源 分子云坍缩 原行星盘吸积

能量来源 核聚变(H→He) 无核聚变(反射/残余热)

最小质量 0.075 M☉(75 M_J) 无严格下限(小至月球)

形成时间 10万1000万年 100万1亿年

典型代表 太阳、红矮星、蓝巨星 地球、木星、超级地球 恒星 行星

4. 特殊天体:模糊边界

1. 褐矮星(Brown Dwarfs)

质量介于行星与恒星之间(1375 M_J)。

短暂氘聚变,但无法持续氢燃烧。

2. 流浪行星(Rogue Planets)

被抛出行星系统的孤行星,可能直接由坍缩形成。

3. 白矮星+行星系统

恒星死亡后,残留行星可能围绕白矮星运行(如WD 1856+534 b)。

5. 科学共识

恒星通过分子云坍缩形成,依赖核聚变维持发光。

行星通过原行星盘吸积形成,不进行核聚变。

褐矮星介于两者之间,但更接近恒星形成机制。

极端情况(如巨行星碰撞)可能产生类恒星天体,但极其罕见。

总结

恒星和行星的形成机制截然不同:

恒星 = 分子云坍缩 + 核聚变点燃

行星 = 原行星盘吸积 + 固态/气态聚集

两者共同构成了宇宙中丰富多样的天体系统!