宇宙地球人类三篇 第307章 恒星与行星（转变与形成）

一、恒星与行星之间的相互转变：

行星能变成恒星吗？

一般情况下，行星无法自然变成恒星，因为它们的质量太小，无法触发持续的核聚变。但在极端条件下，某些超大质量行星或特殊天体可能接近恒星状态。以下是详细分析：

1. 行星与恒星的核心区别

特征 行星 恒星

能源 无核聚变（依赖反射/残余热量） 核心核聚变（氢→氦）

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

形成方式 原行星盘吸积 分子云坍缩

典型代表 木星、地球、超级地球 太阳、红矮星、巨星

关键限制：

- 行星必须达到 ~75倍木星质量 才能触发氢聚变，成为真正的恒星。

- 13-75倍木星质量的天体属于褐矮星（失败的恒星），仅能短暂进行氘聚变。

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2. 行星为恒星的极端可能性

虽然极罕见，但理论上有几种方式可能让行星接近恒星状态：

（1）暴力吸积物质（吞噬周围气体）

- 过程：

- 若行星位于物质极其丰富的环境（如原恒星盘或恒星抛出的气壳），可能疯狂吸积气体。

- 需吸积约 60倍木星质量 才能跨越氢聚变门槛。

- 现实限制：

- 吸积效率极低，行星可能被恒星引力撕碎（如热木星被宿主恒星吞噬）。

- 目前未观测到此类案例。

（2）多颗巨行星碰撞合并

- 过程：

- 在年轻恒星系统中，多颗超级木星（如10-30倍木星质量）相撞，可能合并成褐矮星。

- 例如：2009年观测到的 2MASS J0 红外爆发事件，疑似两颗巨行星碰撞。

- 限制：

- 合并后的天体仍可能无法达到氢聚变质量（需至少75倍木星质量）。

（3）褐矮星的模糊地带

- 案例：

- ROXs 42Bb（质量≈9倍木星）围绕恒星运行，但形成机制不明，可能是超级行星或失败的褐矮星。

- 自由漂浮的褐矮星（如SIMP J0.5 0）质量接近行星，但内部仍有短暂氘聚变。

- 争议：

- 这些天体是否算升级的行星仍存争议，因其形成方式可能更接近恒星。

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3. 现实观测与理论限制

自然条件下，行星无法变成恒星（质量差距过大）。

褐矮星是行星和恒星之间的灰色地带，但本质仍是失败的恒星。

科幻设想（如戴森球压缩行星）在现实中不可行。

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4. 科学共识

- 行星变恒星属于宇宙中的极端小概率事件，目前无明确观测证据。

- 更常见的是研究褐矮星和特殊双星系统，它们挑战了传统分类。

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结论

行星直接变成恒星几乎不可能，但某些超大质量行星或碰撞合并事件可能产生类恒星天体（如褐矮星）。真正的恒星仍需通过分子云坍缩形成，而非行星演化而来。

恒星能变成行星吗？

一般情况下，恒星不会直接变成行星，因为两者的形成机制和演化路径完全不同。但在极端情况下，某些恒星残骸或特殊天体可能表现出类似行星的特性。以下是详细分析：

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1. 恒星与行星的根本区别

特征 恒星 行星

能源 核心核聚变（氢→氦） 无核聚变，依赖反射/残余热量

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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喜欢宇宙地球人类三篇请大家收藏：()宇宙地球人类三篇全本小说网更新速度全网最快。- 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

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！

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