為什么有的星球會發(fā)光?而有的不會?
球狀星團 NGC 5139,亦稱半人馬座歐米茄星團。ESO
星球指的應該是那些球狀的單一天體。它們是否發(fā)光從某種程度上說,是取決于它們的質(zhì)量,以及它們的演化方式。
首先看,宇宙大爆炸之后,物質(zhì)是怎么出現(xiàn)的?根據(jù)現(xiàn)在最流行也是接受度最高的理論,宇宙最初還極度熾熱的時候,有形的物質(zhì)是不存在的,那時宇宙中只有能量。隨著宇宙的擴張冷卻,能量才逐步凝聚成有形的物質(zhì)。最初有原子核的物質(zhì)主要是氫。
有了氫后,宇宙陷入一片黑暗。因為大爆炸的余暉此時已經(jīng)暗淡,而宇宙中還沒有新的光源出現(xiàn)。
但是慢慢地,彌漫在宇宙中的氫開始在引力的作用下收縮。物質(zhì)密度較大的地方,密度和質(zhì)量會進一步變大。質(zhì)量超過一定的界限后,這些物質(zhì)團塊,便會開始核聚變。核聚變會發(fā)光發(fā)熱。這就是第一代恒星。不透光的氫云也會在恒星輻射的影響下被電離,變得透光。宇宙從此開始變得充滿光明。
NGC 3293星團。ESO
但是,并不是所有物質(zhì)在收縮的最終階段,質(zhì)量都能達到那個觸發(fā)核聚變的臨界點。有些質(zhì)量不夠大的天體,始終都未能成為恒星,自然也就沒有機會發(fā)光。
在這些天體中,有些是和恒星平起平坐的,它們的質(zhì)量已經(jīng)很大,但只差那么一點。雖然也有可能微微發(fā)光發(fā)熱,但這樣的光熱卻不是來自名正言順的核聚變反應,因此也算不上正兒八經(jīng)的恒星,只能被稱為“失敗的恒星”。它們的學名是褐矮星,或棕矮星。
而那些形成于恒星周圍的,從恒星形成過程中殘留下來的物質(zhì)中誕生的,圍繞著恒星運行的,就是行星。行星由于質(zhì)量遠未達到恒星所需的質(zhì)量下限,所以基本上也是不會發(fā)光的。行星和衛(wèi)星等天體也可能是明亮的,但它們主要是反射光。
除此之外,由于有了恒星,宇宙中還演化出多種會發(fā)光的天體。它們有的是受恒星輻射影響而發(fā)光,比如星云中的一種——發(fā)射星云。鄰近恒星的輻射,尤其是紫外線,會讓它們發(fā)生電離,電子的躍遷,會讓星云物質(zhì)發(fā)光。
有些天體發(fā)光是因為它們溫度太高。比如白矮星,它們是恒星的殘骸,雖然它們不再核聚變,但它們的溫度極高。
M67星團中的系外行星(想像圖)。ESO
許多天體事件也會發(fā)光,比如超新星爆發(fā),黑洞吞噬物質(zhì)的過程,以及各種天體的相撞,甚至包括星系和星系團的碰撞。有些光我們可以看到,有些我們是看不到的。因為光的本質(zhì)是電磁波,而可以看見的光只是電磁波中的一個有限的波段。宇宙中的大部分電磁波,我們的眼睛都看不到,但是各種現(xiàn)代天文望遠鏡可以看到。
綜上所述,天體發(fā)光的原因多種多樣,但從根本上說,恒星及其內(nèi)核的聚變反應,是驅(qū)動宇宙變得光明的根本原因;而星球之所以能夠成為恒星,與其質(zhì)量及演化方式有關(guān)。