褐矮星质量虽比木星大几十倍却未能成为恒星,核心原因在于其质量未达到恒星形成所需的核聚变门槛。恒星的本质特征是核心能持续进行氢核聚变成氦的反应,这需要极高的温度和压力,而这依赖于足够的质量产生强大引力压缩核心。理论上,恒星形成的最低质量约为太阳的7.5%(约75倍木星质量),只有达到这一“临界质量”,核心温度才能升至约1000万摄氏度,触发氢聚变并持续释放能量。
褐矮星的质量通常在13-75倍木星质量之间,虽远超木星(仅1倍木星质量),却仍低于恒星的临界值。它们形成初期可能短暂进行氘(重氢)聚变,但氘储量极少,数亿年内便会耗尽,之后无法维持能量输出,只能逐渐冷却变暗。因此,褐矮星被称为“失败的恒星”或“亚恒星天体”,其体积与木星相近但密度更大,发光微弱且以红外辐射为主。
总之,质量是区分褐矮星与恒星的关键:木星因质量太小无核聚变,褐矮星虽质量更大却未达氢聚变门槛,唯有突破临界质量,引力才能将核心压缩至引发持续核聚变,从而诞生恒星。
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