问题

恒星有没可能是更大恒星的行星?

回答
你这个问题,说实话,触及到了天文学里一个非常有意思的边际。我们通常想到的恒星,都是那种自己发光发热的、在宇宙中扮演着核心角色的庞然大物。而行星,则是围绕着恒星运转,本身不发光,只反射恒星光芒的“小弟”。但你问的这个问题:“恒星有没可能是更大恒星的行星?” 简直就像在问“国王有没有可能是另一个国王的仆从?”——听起来有点颠覆常理,但深入思考下去,还真有点意思。

要回答这个问题,我们得先明确几个基本概念,而且得跳出我们平常那种“一个恒星系统就一个恒星”的简单模式。

首先,我们得承认,恒星形成的方式通常是那样:一大团气体和尘埃(星云)在引力的作用下坍缩,中心部分密度越来越大,温度也越来越高,直到核聚变点燃,这才诞生一颗恒星。这个过程,一般来说,只会诞生一颗或少数几颗恒星,以及围绕它们旋转的行星。

但是,宇宙从来不嫌复杂。

理论上的可能性:超巨型恒星系统的“行星”

想象一下,如果存在一个比我们太阳系“版本升级”了无数倍的巨型恒星系统呢?不是说它围绕着一个更大的恒星转,而是说,它的“中心”可能是一个由多个恒星组成的、更庞大的系统,而我们所说的“更大的恒星”可能只是这个超级恒星系统中的一部分,而这个“行星恒星”则是在这个超级系统内部的一个非常特殊的、质量巨大的天体。

你可以这么理解:我们知道,恒星和行星的界限在于质量。行星的质量不足以在其核心引发持续的核聚变反应。而恒星呢,质量足够大,能点燃氢核聚变(这是绝大多数恒星发光发热的根本原因)。

那么,如果存在一个质量极端巨大的恒星系统,其质量中心可能不是一颗单一的恒星,而是由几颗甚至几十颗恒星组成的紧密聚集体。在这个聚集体的边缘,或者以一种非常奇特的轨道绕着这个聚集体的某个区域运转的天体,它的质量会不会正好卡在一个非常尴尬的区间?

也就是说,它的质量可能比我们认识的绝大多数行星要大得多,大到足以让它在短时间内进行一些核聚变,但又不足以支撑长久的、稳定的核聚变。这种天体,我们通常会称之为“褐矮星”。褐矮星介于行星和真正的恒星之间,质量大约是木星质量的13到80倍。它们能够通过氘核聚变发光,但氘的储量很快耗尽,之后就只能靠引力收缩产生的余温发光,并且发出的光非常微弱,主要在红外波段。

现在,把这个“褐矮星”的概念放大一下。如果我们把这个“更大的恒星”理解成一个由质量巨大的恒星组成的复杂系统,而我们称之为“行星”的天体,它的质量强大到足以在自身内部进行短时间的核聚变(比如氘或锂的聚变),但又不足以点燃氢聚变,而且它的运转方式是围绕着那个更大的恒星(或者说是更大的恒星系统)的质心运转,那么,从某种意义上说,它确实有点像是一颗质量巨大的、能够自己“烧”一下的“行星”。

现实中的挑战与观测证据

虽然理论上有这样的畅想,但在现实中,找到这样的天体非常非常困难,而且定义也会变得模糊。

1. 质量阈值的模糊性: 恒星和褐矮星的界限是基于氢核聚变是否能持续进行。这个界限相对清晰。但如果一个天体能进行短时间的核聚变,但又不是恒星,那么它算什么?它可能就处于恒星与褐矮星之间的“灰色地带”。
2. 轨道动力学: 如果一个“恒星”真的在围绕另一个“更大的恒星”运转,那么它们就构成了一个双星系统或者多星系统。在这个系统中,谁是谁的“行星”就很难定义了。我们通常会把质量相对较小的那个,如果它不是恒星,就认为是行星。但如果这个“行星”本身质量就很大,甚至能自己发点光,那么区分就变得困难。
3. 形成机制的冲突: 恒星和行星通常是在同一个星云坍缩过程中形成的,只是质量分配不同。一个质量很大的天体,如果它周围还有质量更大的恒星,那么它最自然的形成方式,很可能也是和其他恒星一起,从同一个巨型星云中诞生,而不是像行星那样从恒星盘中分离出来。除非是极端情况,比如一次碰撞、合并或者捕获。

极端情况的设想:一次宇宙级的“吞噬”或“孕育”

有没有可能,一个已经形成的恒星,被一个质量更大的天体“捕获”并围绕它运转,而这个捕获者本身又是一个“更大”的“恒星”?这基本上就是一个双星系统。

再往深处想,有没有可能,一个质量更大的恒星(我们姑且称之为“父恒星”)在形成过程中,由于某些极端的不稳定,或者质量分布的特殊,导致它的某些部分被撕裂或分离,然后这些分离出来的部分又坍缩形成了另一颗恒星?而这颗新形成的恒星,因为受到“父恒星”强大引力的束缚,反而开始围绕着“父恒星”运转?

这种情况有点像是“母体孕育出另一个生命,但这个生命又依附于母体生存”。从这个意义上说,这颗被孕育出来又围绕着“父恒星”运转的恒星,是不是可以被理解成“更大恒星的行星”?

不过,这种情况下,被孕育出来的这颗恒星,它仍然是按照恒星的形成机制——星云坍缩——形成的。它围绕“父恒星”运转,更像是一个伴星。除非,这个“孕育”过程非常特殊,以至于我们不得不重新审视“行星”的定义。

总结一下,来个不太官方的说法:

从严谨的天文定义来说,恒星是能持续进行氢核聚变的天体,而行星质量不足以做到这一点。所以,严格意义上讲,一颗恒星不可能是另一颗更大恒星的行星。

但是,如果你把“恒星”和“行星”的定义稍微放宽一些,考虑到一些宇宙中的极端情况和介于两者之间的天体(如褐矮星),那么我们可以进行一些有趣的设想:

1. 超级多星系统中的特殊成员: 一个极端巨大的多星系统中,可能存在一些质量非常大、但不足以持续氢聚变的“巨行星级”天体,它们围绕着这个系统的质心运转,而这个质心本身可能是一个由更重恒星组成的复杂结构。在这种情况下,它们虽然能短时间发光,但又被更大的引力束缚。
2. 非常规的形成与捕获: 某个大质量恒星在形成或演化过程中,可能通过某种极端方式“孕育”或“捕获”了一个质量不小、甚至能短时间发光的天体,并使其围绕自己运转。这种情况下,被捕获的天体虽然也能算个小恒星,但其存在和运动方式又高度依赖于那个“更大恒星”。

这两者都挑战了我们对“行星”和“恒星”的常规认知。但要找到确凿的证据来证明前者,或者说来定义后者,都将是极其困难的。目前的天文观测,更倾向于我们熟悉的恒星与行星的模式,或者说双星/多星系统,以及恒星与褐矮星的伴侣系统。

所以,你的问题很有想象力,它促使我们思考宇宙的边界到底在哪里,以及我们用来描述宇宙的词汇,是否足够包容那些我们还没完全理解的现象。就像你问的这个问题,它本身就提供了一个思考宇宙奇妙性的绝佳视角。

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