一颗行星长多大后就不再是行星科学家告诉你真实答案

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我相信大家都想过这样一个问题：在我们太阳系，有恒星，有行星，有矮行星，这些星体之间到底有什么关系呢？区分这些天体的关键到底是什么？或者说它们之间是否存在的进化界限？很显然，答案是有的，但是这界限到底是多少呢？这一切都需要从行星和恒星的本质区别说起。

行星和恒星

看到这里，或许有些人会脱口而出，行星和恒星的区别不就是不发光和发光的区别吗？当，这是对的，但是这只是表象的区别，而真正的真相在于它们的本质。恒星为什么发光？那是因为恒星内部压力非常大，并且温度非常高。

以我们的太阳为例，太阳核心处温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，在这种极端的温度和压力下，它已经变成了一个天然的化学场所，随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应。根据质能转换关系式E=mc，太阳的每秒钟化学反应让质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应为5.96亿吨的氦，并释放出相当于400万吨氢的能量，这些巨大的能量发散出来，由此产生了光和热。

而行星本身通常不发光，达到流体静力平衡状态，不能像恒星那样发生核聚变反应，因此它不能产生光和热，只能维持自己的运作。并且行星通常不会独立存在，它一般围绕着恒星旋转。

什么是流体静力平衡状态呢？流体静力平衡也叫静水压平衡，指当由于星球重力产生的压力和由压力梯度形成的与前者方向相反压强梯度力之间的平衡。简单来说，对于一个相对静止或匀速运动的流体， 该物体所受合力为零，即受到各个方向的力是均衡的。

那么一颗行星能有多大？

说实话我们在现实中可能还从未观测到行星的极限，但是行星的理论极限已经被科学家计算出来了。

举例来说，木星是太阳系中最大的行星。就质量而言，木星远远高于其他行星，大约为1.90×10的27次方kg。如果你把所有其他行星聚集在一起，形成一个单一的质量，木星仍然是它们质量总和的2.5倍。难以想象木星的质量竟然这么大，但是这仅仅是诺大的太阳系而已，最近几十年，我们已经发现了数千颗系外行星，这就引发了一个有趣的问题：木星的质量是行星的极限了吗？换句话说，一颗行星到底有多大？事实上答案可能比你想象的更神秘。

最简单的答案是，一个巨大的行星是任何小到不能成为恒星的天体，也就是两者的界限。因为通常对恒星的定义是，它必须足够大，以便在其核心将氢聚变成氦。事实上恒星主要由氢和氦构成，我们可以大胆想象，最大的行星也有类似的组成。太阳由大约75%的氢和24%的氦组成，其余1%是较重的元素。木星大约是71%的氢，24%的氦和5%的其他元素。我们来计算一下，可以得出任何大行星的氢氦含量之间的比例是3比1。

只要不发生聚变，一个大行星就会处于流体静力平衡状态。这意味着所有想要自身坍缩的气体的重量与不想被压缩的气体的压力相平衡。质量越大，内部受到的挤压就越大，温度也就越高。有了足够的质量，内部温度足够高，氢开始聚变成氦。因此综合这些数据再经过计算，科学家得出行星的临界质量大约是80颗木星，任何超过这个质量的天体一定是恒星。

褐矮星

但这个上限可能对一些天体并不适用，因为宇宙中有一些物体被称为褐矮星。这些物体就像恒星，因为它们不处于流体静力平衡状态，而且它们的内部可以像恒星一样产生热量，它们甚至可以把氢聚变成氘，而不是氦。但奇怪的是另一方面，科学家观测到的最小褐矮星其表面温度较低，且大气尘埃遮挡，看上去就像一颗行星。因此科学家估计褐矮星的质量下限大约是木星的13倍。

但是这并不代表天体超过13倍木星质量就会成为褐矮星，只能说有概率转化。对于一些大行星来说，它们的质量远远超过13倍，但却不是褐矮星，而且研究表明质量最大的行星，它的体积并不是最大的。就像我们宇宙目前所观测的最大恒星和最重恒星分别是是盾牌座UY和R136A1，简单来说，最重的恒星体积不一定最大，最大的恒星体积不一定最重。

这其实要分辨行星之间的区别，我们知道固体在压力下压缩不了多少，但是气体可以显著压缩。所以当你给一个气体行星增加质量，它的体积不会增加相同的量。例如，木星的质量是土星的三倍，但体积比土星大不到20%。实际上科学家观测到最重的行星体积实际上比木星小。

科学家曾经进行了一个“行星的大小如何随其质量而变化”的项目，他们发现海王星类行星和木星类行星之间存在一个过渡点，在海王星类型的行星上，质量越大，它们的体积就越大，而木星类型的行星上，质量越大，气体就越容易压缩。因此科学家认为这两者的临界点大约是木星质量的一半，所以最大的行星应该在这个质量附近。事实也正是如此，目前所确认的最大的系外行星是WASP-17b，它的大小大约是木星的两倍，但质量只有木星的49%。

当然，我们不能就此妄下断言，因为行星可能还有其他因素在起作用，比如成分和温度。已知最大的系外行星往往是围绕其恒星运行的热木星。这意味着它们比木星这样的冷木星要暖和得多，密度也小得多。不过木星还有一个密集的岩石内核，因此大部分热木星的质量比只由氢和氦组成的木星要小。

综合考虑来讲，到目前来说，类木行星显然是可以存在的最重和最大的行星。虽然我们的木星不是宇宙中最大的行星，但它也算是一颗巨行星。

总结

如果一颗行星具备转化为恒星的条件，那么这颗行星很可能是一颗类木行星，大部分类木行星是行星中的进化较高的行星，它们具备成为恒星的基础条件，但是并不排除一些特殊行星也能成为恒星的先决条件，例如岩石行星。因此一颗行星能长多大，取决于它到达成为恒星界限前的那一刻，那一刻几乎就是它的极限！